Головна · Хвороби шлунка · Літак з вертикальним зльотом. Dornier Do.31: транспортний літак вертикального зльоту та посадки

Літак з вертикальним зльотом. Dornier Do.31: транспортний літак вертикального зльоту та посадки

Багатофункціональність та досконалість конструкції поєднує в собі унікальна авіаційна техніка – літак вертикального зльоту та посадки. Найкращі уми Росії, Англії та США багаторічними розробками та подальшою їх модернізацією створили у конкурентній боротьбі легендарні моделі. Збільшення швидкості, висоти польоту, вантажопідйомності, а також бойових характеристик пов'язане з постійним удосконаленням надпотужного реактивного двигуна. Саме це зробило літаки із вертикальним зльотом основною базовою одиницею ВПС світових держав.

Перший по вертикалі

Найпершою експериментально створеною в 1954 році технікою вертикального зльоту та посадки була розробка Model 65 Air Test Vehicle. Спроектована конструкція складалася з наявних агрегатів від різних авіаційних апаратів - фюзеляж і вертикальне оперення були запозичені у планера, крила - у літака Cessna Model 140А, а шасі - у вертольота Bell Model 47. До цих пір сучасні проектувальники дивуються, як елементів могло дати такий результат!

Компанія Bell була готова до кінця 1953 року. Через місяць відбувся перший політ із зависанням у повітрі, а через півроку – його перший вільний політ. Але модернізація літака не припинялася, ще протягом року тестуванням та випробуваннями у повітрі його доводили до необхідних показників.

Реактивний, та не дуже

Двигуни, що розташовувалися по бортах фюзеляжу, поверталися на 90 градусів вниз, створюючи таким чином підйомну силу і тягу для польоту. Турбокомпресор здійснював інтенсивне харчування безпосередньо самих повітряних сопів на закінченнях крила та оперення. Це забезпечувало керування всією авіаконструкцією на режимі зависання, причому зі збереженням цієї можливості навіть при русі на малій швидкості.

Але незабаром за результатами випробувань компанія Bell відмовилася від подальшої роботи із цим проектом. Перший літак з вертикальним зльотом мав таку тягу, що вона ледве перевищувала його власну злітну масу, хоча і була надмірною для горизонтального переміщення.

З такими характеристиками льотчику було складно утримувати швидкість у допустимих значеннях, не перевищуючи обмежень максимальної швидкості горизонтального польоту. Тому ракурс уваги американців перемістився інші розробки.

Єдиний у світі Як-141

У 1992 році спеціально запрошені акредитовані журналісти були здивовані зацікавленістю провідних західних авіакомпаній у цій техніці. Фахівці помітили особливості літака, які виходили за межі стандартних уявлень про бойовий літальний апарат. Стало очевидно, що за багато років досліджень, що паралельно велися в кількох країнах, пальму першості заслужено отримає радянський літак.

Це був Як-141, єдиний у всьому світі на той момент надзвуковий літак вертикального зльоту. Він відрізнявся широким спектром бойових завдань, високою швидкістю та унікальною маневреністю, за що отримав одразу світове визнання.

Американці та європейці розпочали свої розробки у цьому напрямі у 60-х роках. На виставці в 1961 році у Фарнборо лише англійська компанія змогла представити гідний результат. Майбутній основний англійських ВПС, винищувач вертикального зльоту Harrier, був не тільки найцікавішим, а й експонатом, що найбільш охороняється.

Англійці не підпустили нікого, навіть союзників, американців. Єдиним, для кого за особливі заслуги та внесок у перемогу над фашистською Німеччиною було зроблено виняток, став відомий конструктор радянських винищувачів – А. С. Яковлєв. Його не лише запросили, а й ознайомили з можливостями цієї техніки.

Вертикальні перегони світових держав

Розробки в СРСР на той момент досягли певних успіхів, але все-таки значно поступалися англійцям. Експерименти з винайденим турболетом дали конструкторам цінний досвід, стала можливою установка на літак двох турбореактивних двигунів. Їхні сопла могли здійснювати поворот на 90 градусів.

Випробовувач В. Мухін підняв у небо літак, названий Як-36. Але це ще була повноцінна бойова машина. На показових виступах замість ракет було підвішено спеціальні макети. Адже для справжнього озброєння літак ще не був готовий.

В 1967 перед проектною командою Яковлєва ЦК КПРС поставив завдання створити легкий літак з вертикальним зльотом. Оновлена ​​модель, названа Як-38, викликала скептичну реакцію навіть у А. Туполєва. Але вже 1974 року перші 4 літаки були підготовлені.

Після однозначної переваги в небі британських бомбардувальників Harrier у війні за Фолклендські острови для уряду Радянського Союзу стала очевидною необхідність удосконалення свого Як-38. Тож у 1978 році комісія Мінавіапрому затвердила проект для конструкторського бюро Яковлєва – створення оновленого винищувача з вертикальним зльотом Як-141.

Унікальний двигун, оснащений досконалою системою управління, був створений у Росії спеціально для літака з вертикальним зльотом. Вперше у світі було знайдено рішення форсажного поворотного сопла – того, над чим упродовж десятиліття працювали не лише радянські, а й закордонні авіаконструктори. Це дозволило завершити цикл наземних випробувань для Як-141 та відправити на зліт. З перших випробувань він підтвердив свої найкращі льотні характеристики.

Це був один із найтаємніших авіаційних проектів, 11 років західним спецслужбам знадобилося, аби лише дізнатися, як він виглядає. Багатоцільовий палубний літак Як-141, винищувач 4-го покоління, поставив 12 світових рекордів. Призначався для завоювання панування у повітрі та забезпечення прикриття розташування від противника. Його локатор дозволяє вражати повітряні і наземні цілі. Можливість розвивати максимальну швидкість до 1800 км/год. Бойове навантаження – 1000 кг. Дальність бойової дії – 340 км. Максимальна висота польоту – до 15 км.

Політика Горбачова

Подальша політика скорочення витрат на оборонну промисловість справила свій вплив. Для демонстрації відлиги у зовнішньоекономічних відносинах уряд суттєво коригував обсяги виробництва авіаносців. Через відсутність кораблів базування у зв'язку з виведенням авіаносців із російського флоту після 1987 року розробка Як-141 припинилася.

Незважаючи на це, поява Як-141 була суттєвим кроком в авіаконструкторській практиці. Російські літаки з вертикальним зльотом стали незамінною технікою ВПС, а подальших модернізаціях винищувачів вчені багато в чому спиралися на результати багаторічної роботи Яковлєва.

МіГ-29 (Fulcrum)

Розроблений конструкторським бюро імені А. Мікояна четвертого покоління МіГ-29 поєднує кращі характеристики для ведення повітряного бою ракетами на середній і ближній дальності.

Спочатку МіГ з вертикальним зльотом був призначений для знищення будь-яких типів повітряних цілей за будь-яких погодних умов. Зберігає свою функціональність навіть за умов перешкод. Оснащений високоефективними двоконтурними двигунами, він здатний вражати навіть наземні цілі. Спроектований на початку 70-х, перший зліт здійснився 1977 року.

Досить простий в експлуатації. Вступивши на озброєння ВПС у 1982 році, МіГ-29 став основним винищувачем ВПС Росії. Крім того, понад 25 країн світу закупили понад тисячу літаків.

Американський крилатий хижак

Завжди ретельні у питанні оборони, американці також досягли успіху у створенні потужних винищувачів.

Названий на ім'я хижого птаха Harrier створювався як багатофункціональний та легкий штурмовик для підтримки з повітря сухопутних військ, ведення бою та здійснення розвідки. Завдяки відмінним характеристикам використовується також в іспанських та італійських ВМС.

Британець вертикального зльоту і посадки Hawker Siddeley Harrier, який став першим у своєму класі, виступив прототипом англо-американської модифікації AV-8A Harrier в 1978 році. Спільна робота конструкторів двох країн удосконалила його штурмовика другого покоління сімейства Harrier.

У 1975 році на зміну Англії, що вийшла з проекту, через нездатність керівництва витримувати фінансовий бюджет приходить компанія McDonnell Douglas. Проведені заходи щодо ґрунтовної модифікації AV-8A Harrier дозволили отримати винищувач AV-8B.

Удосконалений AV-8B

Грунтуючись на технології колишньої моделі, в AV-8B значно досягли успіху за класом якісного оновлення. Підняли кабіну, переробили фюзеляж, оновили крила, додавши по одній додатковій точці на кожне крило. Високоточна зброя скидається безпосередньо при заході до зони пуску, ймовірність відхилення може становити до 15 м.

Модель додатково удосконалили за показниками аеродинаміки та створили таким чином найкращий літак з вертикальним зльотом США. Оснащення оновленим двигуном Pegasus дало можливість здійснення вертикального зльоту та посадки. На озброєння піхоти США AV-8B надійшов на початку 1985 року.

Розробки не припинилися, і в пізніших моделях AV-8B(NA) та AV-8B Harrier II Plus з'явилася апаратура для здійснення нічних бойових дій. Подальше удосконалення зробило його одним із найкращих представників літака з вертикальним зльотом п'ятого покоління – Harrier III.

Над завданням укороченого зльоту добряче попрацювали радянські проектувальники. Ці здобутки були придбані американцями для F-35. Радянські креслення зіграли велику роль у доведенні до досконалості багатофункціонального надзвукового ударного F-35. Цей винищувач із вертикальним зльотом заслужено надалі надійшов на озброєння британських та американських ВМС.

"Боїнг". За межами можливого

Майстерність вищого пілотажу та унікальних характеристик нині демонструють не лише винищувачі, а й пасажирські лайнери. Boeing 787 Dreamliner є широкофюзеляжним дводвигунним реактивним пасажирським "Боїнгом" з вертикальним зльотом.

Boeing 787-9 розрахований на 300 пасажирів з дальністю польоту 14 000 км. При вазі 250 тонн пілот у Фарнборо показав дивовижний трюк: підняв пасажирський літак і виконав вертикальний зліт, що можливо тільки для винищувача. Найкращі авіакомпанії відразу оцінили його переваги, замовлення на його покупку почали негайно надходити з провідних країн світу. За статусом на початок 2016 року продано 470 одиниць. "Боїнг" з вертикальним зльотом став унікальним пасажирським витвором.

Можливості літаків розширюються

Над цивільним проектом розробки літака з вертикальним зльотом та посадкою, якому не потрібні злітні майданчики, успішно працюють російські конструктори. Він може ефективно функціонувати різних видів палива, базуватися як у суші, і воді.

Має широкий спектр застосування:

  • надання термінової медичної допомоги;
  • повітряна розвідка;
  • проведення аварійно-рятувальних робіт;
  • використання приватними особами у службових цілях.

І в приватних цілях також

Можливими користувачами можуть бути МНС та рятувальні служби, МВС, медичні служби та звичайні комерційні організації.

Нові літаки з вертикальним зльотом здатні літати на висотах до 10 км, розвиваючи швидкість до 800 км/год.

Можливості нового покоління даної авіатехніки розраховані використання навіть у обмежених просторах: у місті, у лісі, за необхідності навіть у надзвичайних ситуаціях.

Коло, яке здійснюється гвинтом такого літака, вважається його несучою площею. Підйомна сила у нього створюється обертанням гвинта, що несе, який використовує повітря зверху, направляє його вниз. Внаслідок цього над площею створюється знижений тиск, а під нею – підвищений.

Спроектований за аналогією з гелікоптером, по суті, будучи його більш удосконаленою та адаптованою до різних умов моделлю, він здатний здійснювати вертикальний зліт, посадку, а також зависання на одному місці.

Віддача холодної війни

Досягнення авіаконструкторів на цьому прикладі підтвердили, що вищі технології та літак з вертикальним зльотом можуть бути однаково корисні та затребувані як в урядових цілях, так і в цивільних.

В епоху холодної війни провідні світові держави були захоплені проектами створення бойового літака, який не вимагав традиційних аеродромів. Це пояснювалося легкою вразливістю подібних об'єктів із розміщеною авіатехнікою для супротивника. До того ж, дорога злітна смуга не була гарантовано захищеною. Цей період вважається найважливішим етапом у розвитку авіаконструкторської діяльності.

Західні та вітчизняні стратеги протягом 30 років ретельно модернізували літак вертикального зльоту та посадки, досягнувши досконалості у винищувачах п'ятого покоління. А взяті на озброєння базові технології дають змогу і в цивільних цілях використовувати багаторічні розробки провідних світових авіаконструкторів.

Одна з найдорожчих «іграшок» Пентагону – винищувач-бомбардувальник F-35B – цього тижня взяла участь у спільних американо-японських навчаннях, спрямованих на охолодження ракетно-ядерного запалу КНДР.

Незважаючи на хвилю критики, про необхідність відновлення виробництва машин такого класу останнім часом дедалі частіше говорять і в Росії. Зокрема, про плани будівництва літаків із вертикальним зльотом та посадкою (СВВП) нещодавно повідомив заступник міністра оборони Юрій Борисов.

Про те, навіщо Росії потрібен такий літак і чи вистачить авіапрому сил для його створення, - у матеріалі РИА Новости.

Наймасовішим вітчизняним бойовим літаком із вертикальним зльотом та посадкою став Як-38, який прийняли на озброєння у серпні 1977 року. Машина заслужила неоднозначну репутацію серед авіаторів - із 231 збудованого борту в катастрофах та авіаційних інцидентах розбилося 49.

Основним експлуатантом літака став Військово-морський флот – Як-38 базувалися на авіанесущих крейсерах проекту 1143 «Київ», «Мінськ», «Новоросійськ» та «Баку».

Як згадують ветерани палубної авіації, висока аварійність змушувала командування різко скорочувати кількість навчальних польотів, а наліт пілотів Як-38 становив символічну на той час цифру - не більше 40 годин на рік.

У результаті в полицях морської авіації не було жодного льотчика першого класу, лише одиниці мали другий клас льотної кваліфікації.

Бойові характеристики теж були сумнівними - через відсутність бортової станції радіолокації він лише умовно міг вести повітряні бої.

Використання Як-38 як чистий штурмовик виглядало неефективним, оскільки бойовий радіус при вертикальному зльоті становив всього 195 кілометрів, а в спекотному кліматі - і того менше.

Надзвуковий багатоцільовий винищувач-перехоплювач вертикального зльоту та посадки Як-141

На заміну «важкій дитині» мала прийти досконаліша машина Як-141, проте після розвалу СРСР інтерес до неї зник.

Як видно, вітчизняний досвід створення та експлуатації СВВП не назвеш вдалим. Чому ж тема літаків вертикального зльоту та посадки стала знову актуальною?

Флотський характер

«Така машина життєво необхідна не лише Військово-морському флоту, а й Військово-повітряним силам, - розповів військовий експерт, капітан першого рангу Костянтин Сівков.

Головна проблема сучасної авіації полягає в тому, що реактивному винищувачу потрібна гарна злітно-посадкова смуга, а таких аеродромів дуже небагато, знищити їх першим ударом досить просто.

Літаки вертикального зльоту в загрозливий період можна розосередити хоч по лісових галявинах. Така система застосування бойової авіації матиме виняткову бойову стійкість».

Втім, доцільність використання СВВП у сухопутному варіанті не всім бачиться обґрунтованою. Одна з головних проблем полягає в тому, що при вертикальному зльоті літак витрачає багато палива, що обмежує його бойовий радіус.

Росія ж - країна велика, тому для досягнення панування в повітрі у винищувальної авіації мають бути "довгі руки".

«Виконання бойових завдань винищувальної авіації в умовах частково зруйнованої аеродромної інфраструктури можна забезпечити за рахунок укороченого зльоту звичайних машин із ділянки смуги завдовжки менше 500 метрів, – вважає виконавчий директор агентства „Авіапорт” Олег Пантелєєв.

Інше питання, що Росія має плани на будівництво авіаносного флоту, тому застосування вертикально злітаючих літаків буде найбільш раціонально. Це необов'язково можуть бути авіаносці, це можуть бути й авіанесучі крейсери з найменшими вартісними параметрами».


Винищувач F-35

До речі, F-35B сьогодні є суто морською машиною, головний її замовник - корпус морської піхоти США (літак базуватиметься на десантних кораблях). Британські F-35B складуть основу авіакрила найновішого авіаносця Queen Elizabeth, який ввели в дію зовсім недавно.

У той же час, на думку Костянтина Сівкова, для початку робіт із створення російського аналога F-35B російським КБ не обов'язково чекати нових авіаносних кораблів.

«Літаки з вертикальним зльотом і посадкою можуть базуватися не лише на авіаносцях. Наприклад, танкер обладнується рампою і стає своєрідним авіаносцем, за радянських часів у нас були такі проекти.

Крім того, СВВП можуть використовуватися з бойових кораблів, здатних приймати гелікоптери, наприклад, з фрегатів», - розповів наш співрозмовник.

Чи зможемо, якщо захочемо

Тим часом очевидно, що створення російського літака, що вертикально злітає, вимагатиме значних ресурсів і коштів. Вартість розробки F-35B та його побратимів з горизонтальним злетом, за різними оцінками, вже досягла 1,3 мільярда доларів, а у створенні машини брали участь одразу кілька держав.

Як вважають експерти, для виробництва машини, порівнянної за характеристиками з F-35B, знадобиться вирішити низку серйозних завдань: мініатюризація авіоніки, створення нового покоління бортових систем та проектування планера з особливими характеристиками.

Можливості для цього російський авіапром має, тим більше що багато систем можна уніфікувати з літаком п'ятого покоління Су-57. При цьому одним із найбільш трудомістких вузлів може стати двигун машини.

«Розробник двигуна для Як-38 припинив своє існування. Якщо якась документація щодо поворотного сопла, у тому числі й форсажного, напевно ще збереглася, то людей із практичним досвідом створення таких вузлів та агрегатів, швидше за все, вже не знайти.

Тут у нас, мабуть, загублені компетенції, – вважає Олег Пантелєєв. - Загалом, вважаю, що авіаційна промисловість зможе дати гідну відповідь у вигляді дієздатного проекту СВВП, якщо замовник в особі Міноборони ухвалить рішення щодо авіанесучого флоту та його авіаційної складової».


УДК «Прибій»

Росія зможе приступити до створення авіаносців у найближчій перспективі. Як заявляють у Міноборони, у 2025–2030 роках очікується закладання важкого авіаносця проекту 23 000 «Шторм».

До цього часу ВМФ Росії має намір отримати два нові універсальні десантні кораблі «Прибій», здатних нести літаки з вертикальним зльотом і посадкою.

Вадим Саранов

У сучасному світі з'являється все більше літаків з будь-якими характеристиками та потужністю. Інженери повсюдно намагаються вирішити головні проблеми, пов'язані з цим видом транспорту: зменшити витрату палива, збільшити дальність, спростити зліт та посадку, але при цьому не жертвувати простором та площею салону.

Мабуть, усі звикли бачити розгін літака по злітній смузі – це складне завдання, і самі пілоти кажуть, що саме від зльоту та посадки багато в чому залежить успішність польоту загалом. Але чи не логічніше уявити, як спроститься ця процедура, якщо літак просто підніматиметься вгору, вертикально? Однак у широкому обговоренні ніде особливо таких варіантів не видно. Літак з вертикальним зльотом – це міф, реальність чи, можливо, далекосяжні плани, за якими стоїть майбутнє авіації? Варто розібратися докладніше.

Винищувач короткого зльоту та вертикальної посадки STOVL F-35B

Насамперед потрібно знати, що літак вертикального зльоту та посадки справді існує. Перші моделі почали з'являтися одночасно з розвитком реактивної авіації, і з того часу досі не дають спокою інженерам у всьому світі. За часом це збігається з другою половиною минулого сторіччя. Назву вони носили дуже говорить - турболети». Оскільки тоді відбувався бум військових розробок техніки, до інженерів висувалась вимога розробити такий апарат, який би піднімався повітря з мінімальними зусиллями або взагалі з вертикального положення. Такі літаки не вимагають злітної смуги, а значить, стартувати їм можна звідки завгодно і в будь-яких умовах, навіть із щогли.

Усі ці проекти збіглися з іншими, не менш важливими, пов'язаними із освоєнням космічного простору. Загальний симбіоз дозволив подвоїти сили, черпати ідеї із космічного проектування. Як результат, перший вертикальний апарат побачив світ 1955 року. Можна сказати, що це була одна з найдивніших будівель в історії техніки. У літака не було крил, хвоста – лише двигун (турбореактивний), колбоподібна кабіна, паливні лазні. Двигун був зроблений унизу. Можна виділити такі особливості першого турболету:

  1. Підйом за рахунок реактивного струменя з двигуна.
  2. Управління за допомогою газових кермів.
  3. Вага першого апарату – трохи більше 2000 кілограмів.
  4. Тяга – 2800 кілограм.

Оскільки такий літак не можна було назвати ні стійким, ні керованим, перші випробування були пов'язані з великим ризиком життя. Незважаючи на це, у Тушино відбулася демонстрація апарату, причому успішно. Це все дало базу для подальших досліджень у цій галузі, хоч сам літак був далеким від ідеалу. Але інформація послужила створення нового проекту. Це був перший російський літак із вертикальним злетом під назвою ЯК-38.

Історія створення вертикальних літаків у Росії та інших країнах

Багато інженерів і проектувальників досі стверджують, що турбореактивні двигуни, які почали активно використовувати і вдосконалювати в 50-х роках, дозволили зробити безліч відкриттів, які використовуються і зараз. Одне – активні випробування вертикальних апаратів. Особливий внесок зробив розвиток цієї області, а точніше, реактивних пристроїв, у країнах, які в той час вважалися передовими. Оскільки реактивні літаки мали величезні показники швидкості при посадці та зльоті, для них, відповідно, використовувалися дуже довгі, масштабні та якісні злітні смуги. А це – додаткові витрати, обладнання нових аеродромів, незручності у воєнний час. Вертикальний літак може вирішити усі ці проблеми.

Саме у 50-ті роки було створено різні зразки. Але їх проектували в одному або двох варіантах, не більше, адже все одно не виходило створити цілком відповідні варіанти. Адже піднімаючись у повітря, вони зазнавали краху. Незважаючи на невдачі, комісія НАТО у 60-х роках дала цьому напряму пріоритет як вкрай перспективний. Були спроби створити конкурси, але кожна країна сфокусувалася на своїх розробках. Так, світло побачили такі апарати з усього світу:

  • "Міраж" III V;
  • ФРН VJ-101C;
  • XFV-12A.

У СРСР таким турбольотом став ЯК-36, а після 38. Його розробки почалися в тих же роках, а для випробувань створили спеціальний павільйон. Вже за 6 років пройшов перший політ. Тобто літак вертикально злетів, прийняв горизонтальне положення, а потім вертикально приземлився. Оскільки випробування були успішними, створили 38 модель, а після Росія представила літак з вертикальним зльотом ЯК-141 і 201 в дев'яностих.

"Міраж" III V

Літак ФРН VJ-101C

Літак XFV-12A

Особливості конструкції

Фюзеляж у таких апаратах може бути розташований вертикально чи горизонтально. Але в обох випадках бувають моделі реактивні та з гвинтами. Досить потужні літаки з вертикальним фюзеляжем, які використовують тягу від маршового двигуна. Ще один варіант – кільцеві крила, які також дають непогані результати під час підйому та польоту.

Якщо говорити докладніше про горизонтальний фюзеляж, то тут часто роблять поворотні крила. Інший різновид, коли гвинти розташовують на кінці крил. Тут може бути двигун поворотного типу. В Англії також вели активну роботу над подібними апаратами. Там активно розробляли проект, який називався інноваційний, реалізований за допомогою двох двигунів із тягою 1800 кілограм. У результаті це навіть не врятувало літак від аварії.

Зараз у всьому світі ведуться роботи з розробки вже не військового, а вертикального цивільного літака. Теоретично, це чудові перспективи, адже тоді літаки зможуть легко літати навіть у невеликі міста, де немає масштабних і дорогих літаків, а зліт і посадка полегшуються в рази. Але насправді є безліч мінусів у такої технології та задуму.

Чому вертикальні літаки досі не знайшли широкого застосування?

На жаль, всі розробки, навіть якщо вирізнялися непоганими результатами, не можуть похвалитися надійністю. Лопаті гвинтів, які допомагають робити вертикальний зліт, вражають своїми розмірами. Вони разом із потужними двигунами створюють неймовірний шум. Також з точки зору конструкції потрібно уникнути будь-яких можливих перешкод на їхньому шляху, виключити попадання різних предметів.

Як не крути, неможливо скасувати обмеження за швидкістю. Просто за законами фізики такий літак не зможе рухатися так само швидко, як сучасні. І якщо військові апарати можуть розвинути фантастичну в їхньому випадку швидкість 1000 кілометрів на годину, то зі збільшенням маси та розмірів для цивільної авіації показник падає до 700 і нижче кілометрів на годину.

Вконтакте

0

Конструювання літаків з вертикальним зльотом і посадкою пов'язане з великими труднощами, пов'язаними з необхідністю створення легких двигунів, керованістю на нульових швидкостях та ін.

В даний час відомо багато проектів схем літаків вертикального зльоту та посадки, багато з яких вже втілено в реальні апарати.

Літаки з повітряними гвинтами

Одним із рішень проблеми вертикального зльоту та посадки є створення літака, у якого підйомна сила при зльоті та посадці створюється поворотом осі обертання гвинтів, а в горизонтальному польоті – крилом. Повертання осі обертання гвинтів може бути досягнуто поворотом двигуна або крила. Крило такого літака (рис. 160) виконується за багатолонжеронною схемою (мінімум два лонжерони) і кріпиться до фюзеляжу на шарнірах. Механізм повороту крила найчастіше представляє гвинтовий домкрат із синхронізованим обертанням, що забезпечує зміну кута установки крила на кут більше 90°.

Крило забезпечується по всьому розмаху багатощілинними закрилками. На ділянках, де крило не обдувається повітряним потоком від гвинта, або там, де швидкості обдування невеликі (в центральній частині крила), встановлюються передкрилки, що сприяють усуненню потоку зриву при великих кутах атаки. Вертикальне оперення відрізняється відносно великими розмірами (підвищення шляхової стійкості при малих швидкостях польоту) і оснащується кермом напрями. Стабілізатор такого літака зазвичай керований. Кути установки стабілізатора можуть змінюватися у великих межах, забезпечуючи перехід літака від вертикального зльоту до горизонтального польоту та назад. Основа кіля переходить у винесену назад хвостову балку, на якій у горизонтальній площині кріпиться хвостовий гвинт невеликого діаметру, що змінюється, що забезпечує поздовжнє управління на режимі висіння і перехідних режимах польоту.

Силова установка складається з кількох потужних турбогвинтових двигунів, що відрізняються невеликими розмірами та малою питомою вагою близько 0,114 кг/л. с., що дуже важливо для літального апарата вертикального зльоту та посадки будь-якої схеми, так як у таких апаратів при вертикальному зльоті тяга має бути більшою за вагу. Крім подолання ваги, тяга повинна долати аеродинамічний опір і створювати прискорення для розгону літака до такої швидкості, при якій підйомна сила крила повністю компенсуватиме вага літака, а кермові аеродинамічні поверхні будуть досить ефективні.

Серйозний конструктивний недолік літаків вертикального зльоту і посадки з повітряними гвинтами полягає в тому, що забезпечення безпеки польоту і надійної керованості літака при вертикальному зльоті і на перехідних режимах польоту досягається ціною обтяження та ускладнення конструкції за рахунок застосування механізму повороту крила і трансмісії, що синхронізує .

Складною є система управління літаком. Управління під час зльоту та посадки та в крейсерському польоті по трьох осях здійснюється за допомогою звичайних аеродинамічних поверхонь управління, але на режимі висіння та. Перехідні режими до і після крейсерського польоту застосовують інші методи управління.

Під час вертикального набору висоти поздовжнє керування здійснюється за допомогою горизонтального кермового гвинта (зі змінним кроком), розташованого за кілем (рис. 160, б), колійне керування - диференціальним відхиленням кінцевих секцій закрилків, обдуваних струменем від повітряних гвинтів, а поперечне керування - диференційним зміною кроку крайніх повітряних гвинтів.






На перехідному режимі здійснюється поступовий перехід до керування за допомогою звичайних поверхонь; при цьому використовується змішувач команд, робота якого програмується залежно від кута повороту крила. У систему управління включено механізм стабілізації.

Поліпшення характеристик літаків вертикального зльоту та посадки з повітряними гвинтами в даний час можливе за рахунок того, що повітряний гвинт укладають у кільцевий канал (коротку трубу відповідного діаметра). Такий гвинт розвиває потяг на 15-20% більше, ніж потяг гвинта без «огорожі». Пояснюється це тим, що стінки каналу перешкоджають перетіканню стиснутого повітря з нижніх поверхонь гвинта на верхні, де знижений тиск, і виключають розсіювання потоку від гвинта в сторони. Крім того, при підсмоктуванні повітря гвинтом над кільцевим каналом створюється область зниженого тиску, а так як гвинт відкидає вниз потік стисненого повітря, різницю тисків на верхньому та нижньому зрізі кільця каналу призводить до утворення додаткової підйомної сили. На рис. 161, а представлена ​​схема літака вертикального зльоту та посадки з повітряними гвинтами, встановленими в кільцевих каналах. Літак виконаний за схемою тандем з чотирма гвинтами, що рухаються спільною трансмісією.

Управління за трьома осями в крейсерському і вертикальному польоті (рис. 161, б, в, г) проводиться в основному шляхом диференціальної зміни кроку повітряних гвинтів і відхилення закрилків, розташованих горизонтально в струменях, що відкидаються гвинтами за каналами.

Слід зазначити, що літаки вертикального зльоту та посадки з повітряними гвинтами здатні розвивати швидкість 600-800 км/год. Досягнення більш високих дозвукових, а тим більше надзвукових швидкостей польоту, можливе лише при використанні реактивних двигунів.

Літаки з реактивною тягою

Відомо багато схем літаків вертикального зльоту та посадки з реактивною тягою, проте їх можна досить строго розділити на три основні групи за типом силової установки: літаки з єдиною силовою установкою, зі складовою силовою установкою та силовою установкою з агрегатами посилення тяги.

Літаки з єдиною силовою установкою, у якої той самий двигун створює вертикальну і горизонтальну тягу (рис. 162), теоретично можуть літати зі швидкостями, що перевищують швидкість звуку в кілька разів. Серйозним недоліком такого літака є те, що відмова двигуна на зльоті або посадці загрожує катастрофою.


Літак зі складовою силовою установкою може здійснювати політ також із надзвуковими швидкостями. Його силова установка складається з двигунів, призначених для вертикального зльоту та посадки (підйомні), та двигунів для горизонтального польоту (маршеві), рис. 163.

Підйомні двигуни мають вертикально розташовану вісь, а маршові – горизонтально розташовану. Відмова одного або двох підйомних двигунів на зльоті дозволяє продовжувати вертикальний зліт та посадку. Як маршові двигуни можуть використовуватися ТРД, ДТРД. Маршові двигуни на зльоті можуть брати участь у створенні вертикальної тяги. Відхилення вектора тяги здійснюється або поворотними соплами або поворотом двигуна разом з гондолою.

На літаках ВВП з реактивними двигунами стійкість та керованість на режимах зльоту, посадки, висіння та перехідних режимах, коли аеродинамічні сили відсутні або малі за величиною, забезпечується керуючими пристроями газодинамічного типу. За принципом роботи вони поділяються на три класи: з відбором стисненого повітря або гарячих газів від силової установки, з використанням величини тяги двигунів та із застосуванням пристроїв відхилення вектора тяги.


Керуючі пристрої з відбором стисненого повітря чи газів найпростіші та надійніші. Приклад компонування пристрою з відбором стисненого повітря від підйомних двигунів представлений на рис. 164.

Літаки ВВП, оснащені силовою установкою з агрегатами посилення тяги, можуть мати турбовентиляторні агрегати (рис. 165) або газові ежектори (рис. 166), які створюють необхідну вертикальну тягу на зльоті. Силові установки цих літаків можуть бути створені на базі ТРД та ДТРД.

Силова установка літака з агрегатами посилення тяги представлена ​​на рис. 165 складається з двох ТРД, встановлених у фюзеляжі і створюють горизонтальну тягу. При вертикальному зльоті та посадці ТРД використовуються як газогенератори для приводу в обертання двох турбін з вентиляторами, розміщених у крилі, і однієї турбіни з вентилятором у носовій частині фюзеляжу. Передній вентилятор використовується лише для поздовжнього керування.

Управління літаком на вертикальних режимах забезпечується вентиляторами, а горизонтальному польоті - аеродинамічними кермами. Літак з ежекторною силовою установкою представлений на рис. 166 має силову установку з двох ТРД. Для створення вертикальної тяги потік газів направляється в ежекторний пристрій, розташований у центральній частині фюзеляжу. Пристрій має два центральні повітряні канали, з яких повітря направляється в поперечні канали з щілинними соплами на кінцях.




Кожен ТРД з'єднаний з одним центральним каналом і половиною поперечних каналів із соплами, щоб при виключенні або виході з ладу одного ТРД ежекторний пристрій продовжував працювати. Сопла виходять у ежекторні камери, які закриваються стулками на верхній та нижній поверхнях фюзеляжу. При роботі ежекторної установки гази, що випливають із сопла, ежектують повітря, об'єм якого в 5,5-6 разів більший за об'єм газів, що на 30% перевищує тягу ТРД.

Гази, що випливають з ежекторних камер, мають невелику швидкість і температуру. Це дозволяє експлуатувати літак із злітно-посадкових майданчиків без спеціального покриття, крім того, ежекторний пристрій знижує рівень шуму ТРД. Управління літаком на крейсерському режимі здійснюється звичайними аеродинамічними поверхнями, а на режимі зльоту, посадки та перехідних режимах - системою струменевих кермів, що забезпечують стійкість та керованість літака.

Силові установки з посиленням вектора тяги мають кілька дуже серйозних недоліків. Так, силова установка з турбовентиляторним агрегатом вимагає великих об'ємів для розміщення вентиляторів, що ускладнює створення крила з тонким профілем, що нормально працює у надзвуковому потоці. Ще більших обсягів потребує ежекторна силова установка.



Зазвичай за таких схем виникають труднощі з розміщенням палива, що обмежує дальність польоту літака.

При розгляді схем літаків ВВП може скластися помилкова думка про те, що можливість вертикального зльоту повинна окупатися зменшенням корисного вантажу, що піднімається літаком. Навіть наближені розрахунки підтверджують висновок про те, що літак, що вертикально злітає, що володіє великою швидкістю польоту, може бути створений без значних втрат в корисному навантаженні або дальності, якщо з самого початку проектування літака в основу його покласти вимоги вертикального зльоту і посадки.

На рис. 167 представлені результати аналізу ваги літаків звичайної схеми (нормального зльоту) і ВВП. Порівнюються літаки рівної злітної ваги, що мають однакову швидкість крейсерського польоту, висоту, дальність і піднімають однакове корисне навантаження. З діаграми рис. 167 видно, але літак ВВП (з 12 підйомними двигунами) має силову установку важче за звичайний літак приблизно на 6% злітної ваги літака нормального зльоту.



Крім того, гондоли підйомних двигунів ще на 3% від злітної ваги збільшують вагу конструкції літака ВВП. Витрата палива на зліт і посадку, включаючи рух землею, більша, ніж у звичайного літака, на 1,5%, а вага додаткового обладнання літака ВВП на 1%.

Цей неминучий для вертикально літака, що злітає, додаткова вага, рівний приблизно 11,5% злітної ваги, може бути скомпенсований зменшенням ваги інших елементів його конструкції.

Так, для літака ВВП крило виконується меншого розміру, порівняно з літаком звичайної схеми. До того ж відпадає необхідність застосування механізації крила, і це зменшує вагу приблизно на 4,4%.

Подальшої економії ваги літака ВВП очікується зменшення ваги шасі і хвостового оперення. Вага шасі літака ВВП, розрахованого на максимальну швидкість зниження 3 м/сек, може бути зменшена на 2% злітної ваги, порівняно з літаком звичайної схеми.

Таким чином, ваговий баланс літака ВВП показує, що вага конструкції літака ВВП більша за вагу звичайного літака приблизно на 4,5% максимальної злітної ваги літака звичайної схеми.

Однак звичайний літак повинен мати значний резерв палива для польотів у зоні очікування та для пошуку запасного аеродрому у погану погоду. Цей резерв палива для літака, що вертикально злітає, може бути значно зменшений, так як він не потребує злітно-посадкової смуги і може приземлятися практично на будь-якому майданчику, розміри якого можуть бути незначні.

З вищесказаного випливає, що літак ВВП, що має злітну вагу такою самою, як і у літака звичайної схеми, може нести те саме корисне навантаження і здійснювати політ з тією ж швидкістю і на ту ж дальність.

Використовувана література: "Основи авіації" Автори: Г.А. Нікітін, Є.А. Баканів

Завантажити реферат: У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера.

Надзвуковий літак палубної авіації з вертикальним зльотом і посадкою є сучасним винищувачем, здатним здійснювати повітряне прикриття і використовуватися як ударна машина.

Історія створення літака Як 141

У 1974 році започатковано перші розробки по літаку палубної авіації з вертикальним зльотом і посадкою, над проектом працювали протягом 9 років. До 1984 року вибиралася концепція та розроблялася конструкція літака та силової установки. 1984 року після смерті маршала Д.Ф. Устинова робота над проектом припинилася і відновилася лише 1986 року.

Було вирішено побудувати чотири досвідчені екземпляри з двома підйомними та одним маршовим двигунами. Новий зразок (виріб 48-1) отримав двигун, але не мав змоги літати. На цьому екземплярі проводили випробування роботи двигуна та дослідження на стенді моментів та сил.

Наступну машину (виріб 48-2) вивели з ангару наприкінці 1985 року, а 9 березня 1986 року досвідчений літак під керуванням льотчика А. Синіцина вперше спробував повітря. Восени 1992 року літак демонстрували на авіашоу, виконував показові польоти на льотчик В. Якимов. Пізніше машину показували на виставках Макс-93 та 95, але лише у статичній позиції на землі.

Виріб 48-3 завершив малу серію дослідних машин. Конструктивно цей літак дещо відрізнявся від попередніх, у нього змінено інтер'єр кабіни льотчика та розташування приладів. Під керуванням льотчика А. Синіцина він уперше відірвався від землі у квітні 1989 року.

Останній за хронологією літак – виріб 48СІ збудували влітку 1986 року, він спочатку призначався для досліджень на статику. Випробування проходили до березня 1987 року та за їх результатами модернізували виріб 48-2 та враховували при складанні виробу 48-3.

5 жовтня 1991 року при виконанні заходу на посадку, на авіанесучий крейсер «Адмірал Горшков» льотчик-випробувач В. Якимов перевищив вертикальну складову зниження, машина жорстко приземлилася на палубу і спалахнула, пілот катапультувався, пожежу ліквідували. Труднощі, що почалися у фінансуванні, і невдала посадка відіграли вирішальну роль у закритті робіт над проектом.

Опис літака Як 141

В основі компонування лежить нормальна аеродинамічна схема моноплану з високим розташуванням крила. Конструкція машини складається із сплавів алюмінію та літію – це легкі та міцні матеріали, що не піддаються корозії. У частинах конструкції, де передбачалася установка двигунів застосовані жароміцні сплави та загартована сталь. Приблизно 30% планера та оперення виготовлені з композитних матеріалів.

Форма крила являє собою трапецію зі стрілоподібністю 300, у місцях сполучення з фюзеляжем виконані напливи. Для базування на кораблях крило зроблено таким, що складається. Закрилки розмістили в кореневій частині, а складується - елерони, пов'язані з механізмом управління струминними кермами. Фюзеляж прямокутної форми виготовлений у вигляді напівмонокока з чотирма щитками, що служать для безпечного виконання висіння та посадки.

У разі виходу з ладу поворотного сопла передбачений гальмівний парашут, розміщений у спеціальному відсіку над основним двигуном. Два кілі з кермами напрямку та поворотним стабілізатором, встановлені на балках хвостових консолей представляють оперення літака.

Один двигун Р79В-300, що використовується для розгону та підйому та два РД-41, службовці тільки для підйому є основою силової установки літака.

Повітряний приплив маршового двигуна забезпечували регульовані прямокутні повітрозабірники, розташовані по обидва боки фюзеляжу. На режимі висіння, коли звичайні керма малоефективні, кут тангажу змінюється рахунок різниці тяги основний силової установки і тяг двох підйомних двигунів. Курс машини визначається струменевими кермами в кінцевих консолях задньої частини фюзеляжу, а крен змінюється рахунок струминних кермів, розміщених в крильовых законцовках.

За відсіком льотчика розташовуються два підйомні двигуни, що закриваються трьома стулками - однією зверху і двома в нижній частині фюзеляжу, які автоматично відкриваються при запуску силової установки.

Ліхтар кабіни пілота складається з двох секцій, лобове скло плоске, зроблене з броні, частина, що скидається при катапультуванні, відкривається вгору і вправо. Приладова дошка пілотів оснащена аналоговими покажчиками, пізніше їх було замінено на індикатор прямої видимості і колиматорний індикатор на лобовику.

Звичайна схема шасі складається з трьох опор важільного типу, здатних витримати навантаження при падінні з п'ятиметрової висоти.

Бортова РЛС «Жук» з щілинними гратами антени здатна виявляти повітряного противника, що застосовує електронну протидію на видаленні до 80 км, вести супровід одночасно 10 цілей і вражати разом чотири з них. Допомагають точно відстежувати цілі інфрачервоний датчик системи стеження та пошуку та лазерний вимірювач дистанції.

У передкільовому просторі машини розміщено обладнання викиду дипольних відбивачів та теплових пасток. У кінцівках кілів та консолей крила розташована апаратура радіоелектронної протидії.

Як 141 Технічні характеристики

Силова установка:

Один підйомно-маршовий ТРДДФ Р-79В-300 з тягою на форсажі 15500 кгс і без 9000 кгс, два підйомні ТРД РД-41 з тягою по 4260 кгс.

Літні характеристики:

  • Найбільша швидкість на висоті – 1800 км/год.
  • Швидкопідйомність – 15000 м/с
  • Практична стеля – 15500 м
  • Дальність польоту з ПТБ – 2100 м
  • Бойовий радіус – 690 км
  • Вага неспорядженого літака – 11650 кг
  • Максимальна злітна вага – 19500 кг

розміри:

  • Площа крила – 31,7 м
  • Розмах крила – 10,1 м
  • Довжина – 18,36 м
  • Висота – 5,9 м

Озброєння:

  • Одна 30-мм гармата ГШ-301
  • Бойове навантаження - 2600 кг, включаючи УР Р-73, Р-77 або Р-27

На думку аналітиків, проект виник, випередивши свій час на 25 років, раніше ніж подібні рішення спали на думку нашим конкурентам, але труднощі з фінансовим забезпеченням того часу значно скоротили цей розрив.

При наземному базуванні міг здійснювати зліт прямо з ангара по кермо, що примикає.

При неполадках на висінні пілот мав можливість катапультуватися прямо крізь органічне скло ліхтаря частини кабіни, що відкидається.

Льотчик-випробувач А. Синіцин за два тижні випробувань встановив 12 світових рекордів по скоропідйомності та максимальному бойовому навантаженню для цього типу літака.