Самолет вертикального взлета и посадки сша
Обновлено: 07.07.2024
В своих изысканиях в области VTOL американцы действительно мысленно отталкивались от проекта летательного аппарата, запатентованного в 1939 году профессором Генрихом Фоке (Heinrich Focke), создателем самолётов Focke-Wulf.
СВВП XFV-1 выполнен по схеме моноплана с одним ТВД с соосными воздушными винтами и четырехопорным шасси.
Фюзеляж малого удлинения, с выступающим фонарем кабины. Сиденье летчика могло отклоняться на 45°, как на самолете XFY-1.
Крыло прямое, трапециевидной формы в плане, с небольшой относительной толщиной профиля, отличалось отсутствием механизации. На концах крыла предусматривалась установка дополнительных топливных баков или контейнеров с вооружением.
Оперение Х-образное, стреловидное, с аэродинамическими рулями и триммерами.
Шасси четырехопорное, неубирающееся, с четырьмя амортизационными стойками в обтекателях на концах Х-образного оперения и небольшими колесами. Для начального этапа летных испытаний на самолете было установлено вспомогательное шасси с двумя стойками и подкосами, крепящимися к фюзеляжу, и сравнительно небольшими колесами, а также дополнительные стойки с небольшими колесами на двух нижних поверхностях оперения.
Надо сказать, пилоту, который управлял XFV-1 в гордом одиночестве, повезло меньше других. Мало того, что его место переворачивалось на 45 градусов, так ещё и вход/выход из кабины требовал специальной лестницы.
Однако вертикальных взлётов и приземлений на хвост XFV-1 фактически никогда не совершал — запускали его всё же из горизонтального положения, для чего сделали временное, как тогда казалось, шасси.
В июне 1955 года проект XFV-1 был закрыт так же, как и проект Convair XFY-1 Pogo (280 рейсов на привязи в ангаре, один свободный полёт в 1954 году с переходами в горизонтальное положение).
Американская программа турбовинтовых, садящихся на хвост, была свёрнута полностью. После отмены опытные образцы были переданы аэрокосмическим музеям. Проект не был успешен по нескольким причинам: прежде всего, из-за недостатка мощности двигателя и надёжности в целом, а также из-за экспериментальных навыков, требуемых, чтобы пилот посадил самолёт на хвост.
Надо сказать, что американцы отказались как нельзя вовремя.
СВВП XFV-1 имел такую же силовую установку, как и СВВП XFY-1, но существенным образом отличался от него по компоновке, имея прямое крыло и Х-образное оперение. Подобно СВВП XFY-1, экспериментальный самолет XFV-1 имел при стоянке вертикальное положение фюзеляжа, опирающегося на неубирающиеся опоры шасси, однако вертикальный взлет и посадка на нем не были совершенны. Для проведения начального этапа летных испытаний СВВП был снабжен вспомогательными опорами шасси для взлета с разбегом и посадки с пробегом.
А теперь еще один вариант самолета вертикального взлета с хвоста !
Исследования колеоптеров явились одной из главных тем второго съезда германского авиационного общества в 1954 г. Утверждалось, что применение кольцевого крыла позволяет интегрировать силовую установку с крылом, которое может использоваться как внешний контур прямоточного двигателя для сверхзвуковых самолетов, а для дозвуковых – служить каналом для соосных воздушных винтов.
В то время конструкторы, работающие над технологией создания самолета с кольцевым крылом, имели уверенность, что такое расположение крыла позволит провести качественную интеграцию силовой установки в крыло самолета для использования его в качестве внешнего контура реактивного двигателя. При использовании такого крыла для самолетов с дозвуковой скоростью полученная конструкция будет служить основным каналом для соосных винтов. Почти все разработки того времени по СВВП с крылом кольцевого типа строились на проектах, захваченных в Германии, где работы по данным проектам, наконец, достигли определенных успехов.
Крыло кольцевое, изготовлено из легких сплавов, имеет каркасную конструкцию, подкрепляющую внешнюю и внутреннюю обшивки, внешний диаметр крыла 3,2 м, внутренний – 2,84 м, хорда крыла 3 м, относительная толщина профиля крыла 12%. Крыло не имеет механизации. Оперение состоит из четырех крестообразно расположенных в хвостовой части крыла треугольных поверхностей, снабженных аэродинамическими рулями и обеспечивающих управление в горизонтальном полете. Внутри кольцевого крыла внешние поверхности управления сопрягаются с четырьмя профилированными стреловидными поверхностями, соединенными с фюзеляжем. Шасси четырехопорное неубирающееся, установлено на крыле в корневых частях поверхностей оперения. Стойки с масляно-воздушными амортизаторами имеют большой ход и снабжены самоориентирующимися колесами со сплошными резиновыми шинами.
Также кресло можно использовать на вертикальных режимах влета-посадки. Крыло кольцевого типа каркасной конструкции создано из сплавов легких металлов с подкреплением внешней и внутренней обшивки. В конструкции крыла не использовали никаких механических деталей. Основное оперение выполнено в хвостовой части на внешней и внутренней поверхности крыла. Внешнее оперение – 4-е треугольные поверхности расположенные крестом. Они управляются аэродинамическими рулями, что обеспечивают самолету полет в горизонтальном направлении. Внутреннее оперение — сопряженного типа с внешним оперением, которое имеет стекловидные профилированные поверхности, соединенные с корпусом самолета.
Самолёт имеет 4-х опорное шасси неубирающегося типа. Стойки, изготовленные с применением масляно-воздушных амортизаторов, получили хороший ход и оканчиваются колесами свободного вращения. Колеса имеют шины из сплошной резины.
Для транспортировки самолета использовали спецтележку с наклоняющейся рампой. При перемещении самолета его устанавливали в горизонтальном положении, для осуществления взлета рампу фиксировали в вертикальном положении.
Основные характеристики;
— диаметр крыла внешний/внутренний – 3.2/2.8 метра;
— хорда крыла – 3 метра;
— относительная толщина профкрыла – 12 процентов;
— статическая тяга – 3.7 тысячи кгс.
— скорость 800 км/ч;
— высотный потолок – 3 километра;
— вес топлива 700 килограмм;
Эта катастрофа стала последней точкой в реализации программы Coleoptere. Несмотря на перспективу дальнейших разработок и поддержку французского Министерства обороны, компания SNECMA, понеся огромные убытки, так и не решилась продолжить дальнейшие разработки.
Самолёты вертикального взлёта и посадки (СВВП) – можно сказать, что этот тип летательных аппаратов практически рождался крайне сложно. Нет, опытных образцов, проектов и идей было великое множество, но, когда доходило до практики, все они зачастую оказывались нежизнеспособными.
Конечно, можно вспомнить советский СВВП Як-38 и американский F-35B, но первый так, по сути, и не был доведён до ума, а второй – только начинает свой путь, и пока не показал себя в реальных боевых действиях (достаточно ироничен тот факт, что пока боевой опыт Як-38 и F-35B сопоставим: и тот, и другой бомбил моджахедов в Афганистане).
Когда мы говорим о самолётах вертикального взлёта и посадки, то мы также имеем в виду и самолёты с коротким взлётом и вертикальной посадкой, к которым многие относят F-35B. На самом деле это не совсем так – F-35B может осуществлять и вертикальную посадку, и вертикальный взлёт – сомневающиеся могут посмотреть этот процесс на видео:
Другой вопрос, что в режиме вертикального взлёта может быть максимально ограничена боевая нагрузка, а также снижается радиус действия, но тем не менее возможность вертикального взлёта у F-35B имеется. Более того, взлёт ССВП с коротким разбегом в некоторых аспектах сложнее, чем просто вертикальный взлёт. На советском Як-38 взлёт с коротким разбегом вообще изначально считался невозможным из-за сложности синхронизации работы трёх реактивных двигателей – одного основного и двух подъёмных.
Так что режим короткого взлёта и вертикальной посадки выбран для F-35B как основной, но не как единственный, по причине необходимости увеличения боевой нагрузки и радиуса действия.
Как только речь заходит о СВВП, то на них зачастую обрушивается шквал критики, исходя из чего можно подумать, что эти машины вообще непригодны к боевым действиям. Но по факту это далеко не так.
Сама технология разработки СВВП действительно сложнее, чем у самолётов классической конструкции, и вполне логично, что они длительное время отставали в развитии, но сейчас разрыв между классическими самолётами и СВВП уже не так велик.
Рассмотрим классические примеры критики СВВП.
Стоимость
Большая стоимость по сравнению с классическими самолётами.
На этот аргумент возразить достаточно просто. У нас есть замечательная американская программа лёгкого истребителя пятого поколения F-35, который существует в трёх версиях – классический самолёт F-35A для военно-воздушных сил (ВВС) США, самолёт авианосного базирования F-35C для военно-морских сил (ВМС) США и СВВП F-35B для командования морской пехоты (КМП). Открытая информация о стоимости этих машин для разных партий имеется в Википедии.
Можно заметить, что стоимость СВВП F-35B в некоторых партиях была практически равна стоимости классического F-35A и даже ниже стоимости авианосного варианта F-35C.
Почему относительная стоимость F-35B выросла в последней партии?
Можно предположить, что дело в том, что производство в первую очередь оптимизируется для крупносерийного выпуска F-35A. Разница в стоимости F-35B и F-35C уже не так велика. Понятно, что СВВП должен быть дороже классического самолёта, но разница будет составлять порядка 10 % или даже менее, как это видно из некоторых партий.
Всё большую часть стоимости боевых летательных аппаратов составляет стоимость бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО), а оно у всех трёх самолётов идентично. Даже двигатель – сердце самолёта, у самолётов F-35A, F-35B и F-35C в значительной степени унифицирован.
Часто говорят о том, что именно разработка СВВП в рамках линейки F-35A, F-35B и F-35C вызвала удорожание и задержки программы в целом – дескать, не будь унификации с СВВП, остальные самолёты были бы лучше и дешевле.
Маловероятно, что это так.
Как уже говорилось выше – самая сложная часть современной боевой техники это БРЭО и программное обеспечение, как его составная часть.
Двигатель Р79В-300 для СВВП Як-141 – развал СССР позволил США сэкономить десятки миллионов долларов и годы работы на разработку двигателя для СВВП
Сложность взлёта и посадки
Считается, что СВВП гораздо сложнее управлять на этапе взлёта и посадки, кроме того, существенно выше риски для пилота на этих режимах.
Так и было. Раньше.
В настоящее время уровень автоматизации процессов взлёта и посадки может быть настолько высок, что вертикальный или короткий взлёт, как и вертикальная посадка, будут куда проще, чем на классическом самолёте. Чтобы это понять, достаточно посмотреть на грациозную посадку первых ступеней многоразовых ракет носителей, осуществляемую в полностью автоматическом режиме.
В дальнейшем уровень автоматизации будет только возрастать.
На СВВП будет проще взлетать с качающейся платформы (корабль) и садиться на неё, будет проще взлетать в плохих метеоусловиях – сильном ветре, ограниченной видимости, взлетать с места, с коротким разбегом, с трамплина или в режиме обычного горизонтального взлёта.
F-35B взлетает с трамплина – во время испытаний на самолет были подвешены массогабаритные макеты четырех авиабомб Paveway IV и двух ракет ASRAAM типа В-В
Что это означает на практике?
Возможность создания быстроразвёртываемых сухопутных аэродромов с трамплином может пригодиться при организации передовой авиабазы где-нибудь в горной или лесистой местности, с ограниченным пространством для размещения полноразмерной взлётно-посадочной полосы (ВПП).
Классические самолёты тоже могут
Имеется в виду аргументация, что современные самолёты так же могут взлетать с достаточно небольшим разбегом.
Отчасти это действительно так, но есть нюансы.
У большинства истребителей длина разбега без использования форсажа составляет 500–700 метров и более, с использованием форсажа, по разным данным, эта величина может сократиться до 250–350 метров.
Но с какой боевой нагрузкой и каким расходом топлива?
У Су-35 при нормальной взлётной массе и на полном форсаже длина разбега 400–450 метров, у Су-57 – 350 метров. У F-35B взлёт с коротким разбегом составляет 161 метр, с трамплином – 137 метров.
При этом, например, Як-141 мог осуществлять взлёт шестью способами:
– обычным способом, когда сопло подъёмно-маршевого двигателя (ПМД) сохраняет горизонтальное положение, а подъёмные двигатели отключены;
– с коротким разбегом порядка 120 метров, когда после начала движения запускаются подъёмные двигатели, а сопло ПМД изменяет угол направления тяги до 62 градусов;
– с коротким разбегом порядка 60–80 метров, с использованием задерживающих устройств (задерживатели колёс шасси);
– со сверхкоротким разбегом до 6 метров, с задерживателями колёс, с заранее развёрнутым на 62 градуса соплом ПМД и с запущенными подъёмными двигателями;
– с использованием трамплина;
О посадке и говорить не приходится – классические самолёты даже близко не подойдут по этому параметру к СВВП. Даже если вспомнить об использовании аэрофинишёров на авианосцах, то процедура посадки, особенно на качающуюся платформу, с использованием аэрофинишёров – куда сложнее, чем посадка СВВП, и автоматизировать её также намного труднее (хоть и возможно), а нагрузки на летательный аппарат и его полезную нагрузку – существенно выше.
Длина пробега Су-35 с тормозным парашютом составляет 600 метров.
В ряде источников говорится о том, что у Су-57 длина пробега составляет 100 метров, но пока не ясно, как достигнуто столь значительное сокращение длины пробега (если достигнуто), насколько жёсткой получается посадка в таком режиме и возможна ли она с полезной нагрузкой?
По данным из других источников, длина пробега Су-57 в два раза меньше, чем у Су-35, то есть порядка 250–300 метров, что уже кажется ближе к реальности.
Относительно жёсткости посадки.
Современное высокоточное оружие достаточно чувствительно к условиям эксплуатации – вибрации, перепады температур, удары. Каждый образец вооружения рассчитан на определённое (условное) количество взлётов и посадок. Чем жёстче посадка, тем выше шанс, что дорогостоящее вооружение выйдет из строя. С высокой вероятностью посадка на авианосец является достаточно серьёзным испытанием не только для самолёта, но и для его неизрасходованной боевой нагрузки.
СВВП может возвращать полезную нагрузку с куда меньшими нагрузками – достаточно визуально сравнить жесткость посадки F-35C и F-35B.
Огромный расход топлива, меньшая боевая нагрузка, плохие лётные характеристики
Нельзя отрицать, что при вертикальном взлёте снижается и боевая нагрузка, и радиус действия.
Но здесь, как мы уже говорили ранее, всё зависит от ситуации – иногда лучше быстро взлететь с минимальным боекомплектом и с малым остатком топлива, чем превратиться в груду металла при массированном ударе по кораблю или аэродрому базирования.
Да и с какой боевой нагрузкой летают сейчас боевые самолёты?
К примеру, F-35B может нести во внутренних отсеках четыре ракеты В-В AIM-120, которые будут весить менее 800 килограмм, при максимальной грузоподъёмности 6 800 килограмм, скорее всего, с таким боекомплектом он взлетит вертикально, пусть и потеряет порядка 30 % радиуса действия (по аналогии с Як-38 при вертикальном взлёте).
Боевая нагрузка современных истребителей чаще ограничена объёмом внутренних отсеков, чем массой вооружений
Что касается взлёта с коротким разбегом, то здесь расход топлива уже должен быть сравним с расходом топлива при взлёте классических самолётов с использованием форсажа.
При этом у СВВП разбег будет порядка 120–160 метров, а у классических самолётов порядка 250–350 метров, то есть в два раза больше. Да и боевая нагрузка уже может быть гораздо выше, если не будет максимальной.
Когда говорят об СВВП, то зачастую упоминают о малой боевой нагрузке в принципе. Однако это не совсем так.
Просто зачастую сравнивают боевые машины разных весовых категорий и различных временных периодов.
Боевая нагрузка Як-38, который поступил в эксплуатацию в 1977 году, составляла 1 тонну – при вертикальном взлёте и 1,5 тонны – при разбеге. Его максимальная взлётная масса при разбеге/вертикальном взлёте составляла 11,3/10,3 тонны. Сравнивать его надо с МиГ-23МЛ, который выпускался серийно с 1976 года (при этом надо понимать, что МиГ-23МЛ стал результатом длительной работы над ошибками базового МиГ-23).
При максимальной взлётной массе МиГ-23МЛ в 20 тонн, его боевая нагрузка составляет всего 2 тонны, то есть почти пропорционально максимальной массе/боевой нагрузке Як-38.
Да, безусловно, у МиГ-23 куда больше радиус действия и скорость, лучше БРЭО, но не стоит забывать, что МиГ-23 стал результатом длительной эволюции классических реактивных истребителей, тогда как Як-38 стал первым серийным советским СВВП.
Когда появились первые реактивные самолёты, то они тоже по многим параметрам уступали отработанным поршневым.
А что, если сравнить Як-141 и МиГ-29?
Не так уж радикально различаются и характеристики F-35A, F-35B и F-35C. Пожалуй, к наиболее заметным недостаткам F-35B можно отнести лишь несколько меньшую дальность полёта.
Но необходимо помнить, что и F-35B уделялось куда меньше внимания, чем F-35A и F-35C.
А что, если бы приоритетное внимание было бы отдано F-35B?
По моему мнению, при создании современных образцов СВВП разница с их классическими аналогами по ТТХ и ЛТХ может достигать 10 % и менее.
Не закупаются и не продаются
В укор СВВП ставят то, что их мало приобретают на международном рынке вооружений и закупают для собственных вооружённых сил, например, тот же F-35B.
Но кто вообще покупает F-35 – вассалы США?
Кто сейчас вообще точно готов к серьёзной войне? Кто из покупателей самолётов линейки F-35 нормально воюет, кроме Израиля? Да и Израиль, давно ли он воевал с серьёзным противником?
Что касается остальных стран, например, КНР, то ведь мы уже говорили ранее, что тематика СВВП весьма непроста – Китай прекрасно справляется с копированием чужих технологий, но даже обычные реактивные двигатели у него пока не слишком хороши, что уж тут говорить о более сложном двигателе для СВВП?
Выводы
Во время Второй мировой войны ведущие воюющие государства активно строили огромные линкоры, тратя на это значительную часть оборонных расходов. При этом реалии боевых действий показали абсолютное превосходство авиации, авианосцев и подводных лодок на полях морских сражений.
Не это ли показатель глубочайших заблуждений, которые могут встать на пути развития перспективных типов вооружений?
Что, если аэродромы станут чрезвычайно уязвимы?
Что, если в результате боевых действий сильные противники просто повыбьют друг у друга всю авиацию оружием большого радиуса действия на аэродромах первые недели?
Потом кончится дорогостоящее высокоточное оружие. Останется наземная война без воздушной поддержки с обеих сторон?
Долго ли продлятся боевые действия в таком формате?
В статье Возможно ли повторение Второй мировой войны в реалиях XXI века? были рассмотрены причины, почему длительные наступательные боевые действия могут быть невозможны в наше время.
А если один из противников построит эффективный СВВП, научится быстро развёртывать настоящие и ложные мобильные аэродромы для них? Не останется ли в результате с боевой авиацией только он?
Отдельный разговор, к которому мы ещё вернёмся, это соотношение стоимости и эффективности полноразмерного авианосца и авианосца для СВВП.
Данная статья не ставит целью доказать абсолютное преимущество СВВП над классическими боевыми самолётами. Наоборот, по моему мнению, господство в воздухе будут завоёвывать более тяжелые классические боевые машины, но и лёгкие боевые самолёты будут иметь важнейшее значение в решении этой задачи.
Перспективы боевой авиации в среднесрочной перспективе ранее были рассмотрены в статье Лёгкие или тяжёлые, пилотируемые или беспилотные: как будет развиваться боевая авиация в XXI веке.
Так вот, помимо меньшей стоимости закупки и эксплуатации, которую могут иметь лёгкие боевые самолёты по сравнению с тяжёлыми, преимуществом является возможность реализации лёгких боевых самолётов в варианте СВВП. Это позволит существенно повысить их выживаемость в условиях нанесения противником ударов высокоточным оружием на всю глубину территории по стационарным объектам – аэродромам и авиабазам.
В этом материале мы рассмотрели реальные и мнимые недостатки СВВП. В следующем – изучим перспективные технические решения и преимущества, которые могут получить перспективные СВВП по сравнению со своими предшественниками и с классическими самолётами.
Снова материал с канала искусство войны. В конце статьи ссылка.
Для подобных самолетов потребовались длинные взлётно-посадочные полосы с твёрдым покрытием: было понятно, что при серьезном военном конфликте большая часть этих аэродромов, особенно прифронтовых, будет быстро выведена из строя. И разумеется военные заказчики были очень заинтересованы в самолётах, взлетающих и садящихся вертикально на любую небольшую площадку, то есть фактически независимых от аэродромов. А тут ещё и ВМФ закинуло идею, чтобы прилично сэкономить на авианосцах, используя подобные машины. Это в свою очередь позволило бы иметь свои авианесущие корабли странам, которые ранее не обладали такой возможностью. Одним словом тема выстрелила настолько мощно, что десятки мировых КБ на скорую руку принимали проекты разработки СВВП, отодвигая все текущие проекты.
В значительной мере благодаря такой заинтересованности представителей армии и флота ведущих мировых держав были созданы десятки опытных самолётов ВВП разных систем. Но тропинка оказалась очень тяжелой, большинство конструкций было изготовлено в 1-2 экземплярах, которые, как правило, терпели аварии уже во время первых испытаний, и дальнейшие исследования над ними уже не проводились. Количество проектов было не малым и несмотря на естественный отбор, к финальному этапу пришли целых 6 соперников, создавшие наиболее соответствующие требованиям технической комиссии НАТО образцы. И подраться ведь было за что, в заявке значилась партия в 5 тысяч единиц продукции, которая должна войти в эксплуатацию уже в 1967 году.
Наши герои, а именно ангийский P.1150, немецкий VJ-101, голландский D-24, итальянский G-95, французский Мираж III V и американский F-104G в варианте СВВП, О-б-л-о-м-а-л-и-с-ь!
НАТО, не ожидавшее такой подлянки от своих участников, начало спешно менять требования и условия, в итоге наша любимая бюрократия затянула проект ещё на некоторое время и вбила пару гводей в голову научно-техническому прогрессу. Как итог технический раскол и остановка проекта. В то же самое время аварии самостоятельных Миражей и немецких VJ-101, а так же плата в виде жизней нескольких пилотов - испытателей. Остальные конкурсанты и вовсе не добрались до внятного результата.
Первый и пожалуй единственный серьезный успех в 20м веке принесли идеологи и основатели теории самолетов вертикального взлета и посадки, конечно же Англичане.
Параллельно с этим интересны и деяния Советских технарей. На территории Коминтерна плотно вцепились в идею: а что, тогда можно живо нагнать Запад по авианесущему флоту, живо переоборудовав любую баржу, снеся пару построек. А если серьезно, то авианесущие крейсера, как их любили называть в СССР, довольно живо вписались в оборонительную, с переходом в контрнаступление доктрину.
В ходе испытаний Советские инженеры прошлись по всем тем же западным граблям, получили проблемы с раскачкой и креном, а поломка шасси при посадке вообще была нормальным делом. Сочувствую позвоночнику испытателя в этой машине.
Были и очень смелые проекты типа того же Як-43, который имел помимо качеств вертикалки ещё и технологию по снижению заметности. Узнаваемый профиль, не правда ли?
Он же получил развитие в прототипе Як-201, который имел увеличенный радиус действия, и измененные углы хвостового оперения.
По ряду данных, в 90-е годы США получили документацию по конструкции и к уникальной технологии поворотного сопла, ну и собственно уникальный и не имеющий аналогов сегодня, суперсовременный и малозаметный F-35 – по факту является следствием масштабной доработки технических решений советских инженеров.
Напоследок давайте пробежимся про пользу СВВП и трудности при их использовании. Преимущества их для военного применения очевидны. Самолёт ВВП может базироваться на площадках, размеры которых ненамного превышают его габариты. Кроме способности вертикального взлёта и посадки, самолёты ВВП обладают дополнительными преимуществами, а именно возможностью зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении в зависимости от используемых двигательной установки и системы управления. По отношению к другим вертикально взлетающим летательным аппаратам (например, вертолётам) — СВВП обладают несравненно бо́льшими, вплоть до сверхзвуковых (как например у отмеченного Як-141) — скоростями и в целом преимуществами, свойственными летательным аппаратам с неподвижным крылом.
Но, почему же собственно пирожок оказался не таким уж и съедобным, всё дело в значительной сложности пилотирования, которое в ручном режиме было весьма сложно для лётчика и требовало от него высочайшей квалификации и чуть ли не цирковой техники пилотирования. Особенно это сказывается в полёте на режимах висения и переходных — в моменты перехода из висения в горизонтальный полёт и обратно. Фактически, пилот реактивного СВВП должен перенести подъёмную силу, и, соответственно, вес машины — с крыла на вертикальные газовые струи тяги или наоборот.
Такая особенность техники пилотирования ставит сложные задачи перед пилотом. Кроме того, в режиме висения и переходных режимах СВВП в целом неустойчивы, подвержены боковому скольжению, большую опасность в эти моменты представляет возможный отказ подъёмных двигателей (такой отказ нередко служил причиной аварий серийных и экспериментальных СВВП). Также, к недостаткам можно отнести значительно меньшую в сравнении с самолётами обычной схемы грузоподъёмность и дальность полёта СВВП, большой расход топлива на вертикальных режимах полёта, общую сложность и дороговизну конструкции СВВП и разрушение покрытий взлётно-посадочных площадок горячим газовым выхлопом двигателей.
Но с учетом бурного роста индустрии систем электронной стабилизации и управления полетом у СВВП наконец то появляются шансы уйти от первопричины краха развития и вновь возродится в виде уникальных боевых единицах, сочетающих универсальность применения и возможности современных боевых истребителей. Как часть развития этого направления стали и схемы с заменой реактивной группы на винтомоторную – так называемые конвертопланы, про эту технологию я бы и хотел поведать в следующем выпуске, если этот ролик найдет ваш положительный отклик. Я долго работал с источниками и залез даже в советские научно-технические журналы. Надеюсь что материал вышел содержательным и не сильно утомительным. Всем спасибо, что смотрите до конца.
С уважением, Ваше Искусство Войны, Пока!
Скорее всего, вы видели в кино, документальной хронике или технических видео, как самолет начинает сильно гудеть, из-под него начинает разлетаться пыль и прочий мусор, после этого он немного приподнимается над землей. Он начинает подниматься все выше и выше, когда на высоте пары десятков метров он постепенно начинает ”трогаться”, набирает скорость и улетает уже как обычный самолет. Разберем, как такое происходит, в чем преимущества и в чем недостатки таких машин. Конечно, не забудем об их истории и самых интересных представителях.
See Harrier демонстрирует, как он может висеть на одном месте
Что такое СВВП?
В первую очередь, стоит разобраться с тем, что такое вообще самолет с вертикальным взлетом. На самом деле, такой термин является больше народным, чем техническим. Даже по логике, если самолет вертикально взлетел, значит он должен иметь возможность вертикально сесть. Отсюда и полное название — Самолет с Вертикальным Взлетом и Посадкой. Сокращенно это пишется как СВВП. В иностранных текстах встречается сокращение VTOL (в переводе с английского: Vertical Take-Off and Landing). При этом, вертикальный взлет-посадка не исключает возможности обычного пробега по полосе. Редкие исключения в истории были, но все они остались в проектах прошлого.
Можно спросить, почему вертолет не называют самолетом с вертикальным взлетом/посадкой? Принципиальным отличием является то, что у самолета подъемная сила во время основного движения создается за счет набегающего на крыло воздушного потока. В случае с вертолетом, подъемная сила достигается за счет работы вращающегося винта. Если он остановится, возможно, вертолет даже сможет совершить относительно мягкую посадку в режиме авторотации, но не сможет планировать. В случае с самолетами, есть даже отдельное направление самолетов без двигателей. Они называются планерами, поднимаются в воздух при помощи самолета-буксировщика и могут часами планировать над местностью как бумажный самолетик. В случает отказа двигателя на вертолете, единственная дорога будет вниз, а самолет сможет сколько-то пролететь и сесть. Такие случаи были уже не раз.
Наглядная демонстрация принципа создания крылом подъемной силы
Типы самолетов с вертикальным взлетом
Как мы уже условились выше, СВВП являются, в первую очередь, самолетами. Значит, они тяжелее воздуха и, например, воздушный шар не относится к СВВП. Стало быть, этот тип летательных аппаратов должен создавать тягу сам для себя. По способу создания тяги они делятся на два основных типа.
К первому относятся такие самолеты, как, например, Як-38, McDonnell Douglas AV-8 Harrier II и Lockheed Martin F-35 Lightning II. Они оборудованы подъемно-маршевыми двигателями и разным количеством подъемных двигателей. Все двигатели используют для взлета вертикальную реактивную тягу. Если говорить совсем просто — струю воздуха из реактивного двигателя.
Lockheed Martin F-35 Lightning II — истребитель пятого поколения с возможностью вертикального взлета/посадки
Другой тип СВВП называется ”конвертоплан” и создает тягу для взлета за счет воздушных винтов. Примером может служить Bell V-22 Osprey, хорошо известный нам по игре Half-Life и фильмам про спецназ. Внешне он больше похож на грузовой вертолет, но основной полет осуществляет именно как самолет. После взлета его двигатели отклоняются и создают уже горизонтальную тягу.
Тот самый конвертоплан Bell V-22 Osprey. В полете он разворачивал двигатели вперед и летел как турбо-винтовой самолет.
Преимущества самолетов с вертикальным взлетом
Основным преимуществом самолетов с вертикальным взлетом и посадкой является их повышенная маневренность. Обычный самолет не может зависать в воздухе. Благодаря возможности зависания этот тип летательных аппаратов открывает новые возможности для разведки.
Вторым, но, наверное, более важным, плюсом будет возможность взлетать и садиться на площадке, которая не сильно превышает габариты самого самолета. Взлетная полоса таким самолетам не нужна. Особенно актуально это при базировании на маленьких аэродромах и на авианосцах. Наверное, это все преимущества, которые можно назвать хоть чуть-чуть существенными. Переходим к недостаткам.
Недостатки самолетов с вертикальным взлетом
Главным недостатком СВВП будет то, что ими очень сложно управлять. Летчики, должны быть настоящими асами и должны обладать навыками управления именно этими машинами. Управление изменением тяги от вертикального до горизонтального направления требует очень большого уровня подготовки. Особенно, если речь идет о посадке на авианосец или маневрировании при сильном ветре.
Управлять таким самолетом при посадке сможет только настоящий ас!
Самые большие сложности бывают именно при посадке. При взлете надо поднять самолет и начать набор скорости, а при посадке надо рассчитать заход так, чтобы скорость упала при подлете к посадочной площадке.
Кроме этого, опасность при взлете представляют и двигатели. Если один из двигателей откажет в обычном полете, самолет может лететь на втором и даже просто планировать. При отказе двигателя вертикального взлета/посадки, катастрофа неизбежна. Они не раз случались как с серийными машинами, так и с прототипами.
Еще больше всего интеесного на разные темы вы сможете найти на нашем канале в Яндекс.Дзен
Еще одним минусом будет большой расход топлива на вертикальный взлет/посадку. Двигатели работают в запредельном режиме, чтобы поднять самолет с полным вооружением. Как итог, мы получаем меньшую дистанцию полета.
Если взлет и посадка на площадки, едва превышающие габариты самолета, являются однозначным плюсом, то требования к этой площадке точно будут минусом. Струя газов очень сильная и горячая. Отрывая от земли пару десятков тонн, она способна буквально уничтожить асфальт под самолетом. Получается, что преимущество использования ”в поле” нивелируются требованием сделать нормальное покрытия площадки. Кстати, в реальном поле такие самолеты не смогут взлетать, пыль может вывести двигатели из строя.
История создания СВВП
В пятидесятые годы прошлого века промышленность смогла достичь такого уровня развития турбовинтовых и турбореактивных двигателей, что можно было задуматься и о самолетах с вертикальным взлетом/посадкой.
Особенно актуально это было на волне перехода от истребителей, которые могли взлетать и садиться на грунтовые полосы, к современным сверхзвуковым машинам, которым нужна была полоса с твердым покрытием. Такой полосы могло не быть рядом с местом конфликтов и военных действий. Конечно, можно было построить такие полосы, но противник мог легко вывести их из строя. В этом случае, все самолеты на базе становились бы бесполезными игрушками. Кстати, во многом именно из-за военных баз с ВПП влиятельные страны и заводят союзников в разных концах света. Всегда приятно, когда кто-то предоставит аэродром для базирования твоих самолетов.
Перечисленные трудности заставили военных поверить в перспективность проектов самолета нового типа. В первую очередь, эта заинтересованность была именно со стороны военных. Для гражданской авиации это было дорого и не очень нужно. Поэтому прототипы или не вышли в серию, или и вовсе остались только на бумаге. Самым известным из них можно назвать Hawker Siddeley HS-141.
Так мог бы выглядет пассажирский СВВП Hawker Siddeley HS-141
Естественно, были созданы десятки прототипов, большую часть которых видели буквально несколько человек. Они терпели крушение уже во время первого полета, после чего в конструкции вносились изменения и самолет менялся до неузнаваемости.
В середине 1961 года техническая комиссия НАТО огласила требования к единому истребителю-бомбардировщику с вертикальным взлетом/посадкой. Это подтолкнуло отрасль к созданию сверхзвуковых СВВП. По прогнозам, в 60-70-х годах в войска стран, входящих в Альянс, должно было быть поставлено около 5000 новых самолетов.
Как не трудно догадаться, за такой лакомый кусочек военного пирога решили побороться буквально все. Среди компаний, которые занимались проектированием СВВП были такие монстры своего дела, как Мессершмитт, Локхид, Дассо, Ролс-Ройс и даже итальянский Фиат.
Главной проблемой производства единого самолета для всех стран НАТО было то, что компании проектировали самолеты принципиально разного типа. У каждой страны было свое видение того, каким должен быть СВВП — никто не хотели идти на уступки и соглашаться на монополию другого. Это очень сильно затормозило проект общего самолета, и компании продолжили проектировать собственные самолеты, которые иногда были очень причудливыми.
Прототип самолета Ryan X-13 Vertijet. Платформа понималась, после чего самолет не без труда взлетал.
Инженеры даже пытались подойти к делу нестандартно и пробовали реализовать проект, получивший название Ryan X-13 Vertijet. Суть самолета заключалась в том, что его подвешивали вертикально перед запуском. После этого двигатели на максимальной тяге должны были приподнять самолет в воздух. Когда была набрана высота в пару метров, он отходил в сторону от троса и вертикально улетал вверх, как ракета. Для стабилизации на законцовках крыльев располагались газоструйные рули. Для основной тяги и управления, в том числе, при взлете, использовался двигатель с отклоняемым вектором тяги.
Со взлетом самолета все понятно, но посадка была настоящим произведением искусства. У самолета даже на запасной вариант не было шасси. Пилот должен был снова поставить самолет на хвост, после чего подвести его к тросу и, сбросив тягу, повесить самолет на него специальным крюком в носовой части. Так как обзор был очень плохим, в посадке помогал наземный оператор. Сомнительная схема… Таких самолетов было создано всего две штуки, и испытательные полеты продлились меньше года. Весь абсурд идеи осознали достаточно быстро. К счастью, оба самолета уцелели и находятся в музеях США. Были и винтовые аналоги Ryan X-13 Vertijet, но из них и вовсе ничего не получилось.
Самым удачным оказался проект многоцелевого самолета British Aerospace Sea Harrier. Вы могли его видеть в фильме ”Правдивая ложь”. На нем летал герой Арнольда Шварцнегера. Стоит ли говорить, что без подготовки он не смог бы на нем летать?
Первый полет этого самолета состоялся 20 августа 1978 года, а завершилась эксплуатация только в мае 2016 года. Всего было произведено 111 самолетов в трех модификациях. Это совсем не много. Для примера, можно сказать, что многоцелевой истребитель F-16 Fighting Falcon, первый полет которого состоялся в 1974 году, выпустили в количестве более 4600 единиц и продолжают выпускать.
Сейчас в версии с возможностью вертикального взлета/посадки выпускается истребитель пятого поколения F-35 Lightning II. Пока их произведено относительно немного, но на него делается большая ставка в ВВС США и других стран НАТО.
Российские и советские самолеты с вертикальным взлетом
Была программа СВВП и в Советском Союзе. В основном ей занималось конструкторское бюро Яковлева. Разработки велись с 1960 года, а первой моделью стал Як-36. Выглядел он не очень симпатично, зато в целом справлялся со своими задачами. Задачи эти были исследовательскими, и для них было создано всего 4 самолета. Они даже не могли поднять мало-мальски серьезный вес вооружения — при демонстрационном полете над Домодедово в 1967 году использовались муляжи.
Носовая штанга Як-36 была отнюдь не праздным украшением. В ней было сопло стабилизационного двигателя.
Действительно важным для страны самолетом стал Як-38, который на этапе разработки назывался Як-36М. Он был лишен большинства проблем предыдущего ”тестового” поколения и на 27 лет (1977-2004 гг.) стал основной советского и российского флота СВВП. На смену ему должен был прийти Як-141, но в 2004 году программу свернули.
Красавец Як-141, который так и не пошел в серию
Больше серьезных наработок и массовых моделей СВВП в нашей стране не было. Виной тому малая перспективность таких аппаратов и финансовые трудности, с которыми столкнулись конструкторские бюро в девяностые годы прошлого века.
Як-38 выглядел куда лучше своего предшественника. Функциональность его тоже была выше.
Перспективы СВВП
В наше время самолеты с вертикальным взлетом не так актуальны, как раньше. Это стало возможно благодаря более развитым системам ПВО, которые могут защитить взлетно-посадочные полосы от разрушения противником. Кроме того, сейчас на первый план вышли многофункциональность и малая радиолокационная заметность самолетов.
СВВП не могут обеспечить такие потребности, да еще и имеют большой расход топлива, бОльший вес и малую эффективность распределения вооружений. Такие самолеты, конечно, не помешают и многие компании не хотят полностью отказываться от планов на их счет. Время таких самолетов еще не пришло, или почти прошло. Скоро узнаем, что из этого надо ”подчеркнуть”.
Читайте также: