Самолеты с вертикальным взлетом

Вертикальный взлёт и посадка

Параллельно в Англии разрабатывался подобный самолет. В 1954 году был построен самолет вертикального взлета «Харриер». Он был оснащен двумя двигателями с тягой по 1840 кг. Вес самолета составлял 3400 кг.  Самолет оказался крайне ненадежным и потерпел аварию. Смотреть вертикальный взлёт и посадка.

Следующей ступенькой в развитии таких аппаратов стал американский самолёт,  построенный в 1964 году. Постройка совпала с разработкой лунной программы.

Не смотря на то, что прорывы в области авиастроения радуют нас далеко не каждый день, новых разработок в области гражданской авиации весьма много. Типичным тому примером является разработка современного пассажирского авиалайнера  с вертикальным взлётом.

Основные особенности самолётов с вертикальным взлётом заключаются в первую очередь в том, что для взлёта и посадки самолёта не требуется большое пространство – оно лишь немногим должно превышать габариты самолёта, а отсюда имеется весьма интересный вывод о том, что с развитием авиалайнеров с системой вертикального взлёта, станут возможными авиаперелёты между различными региона, даже теми, где отсутствуют какие-либо аэродромы. Кроме того, вовсе не обязательно делать такие авиалайнеры вместительными, ведь тех посадочных мест в количестве 40-50 штук вполне достаточно, что и сделает авиаперелёты максимально рентабельными и комфортными.

Вертикальный взлёт видео – смотрите выше

Тем не менее, самолёт с вертикальным взлётом вероятней всего мало прославится своей скоростью, так как даже в военных самолётах она не превышает 1100 километров в час, а учитывая, что пассажирский самолёт с вертикальным взлётом будет перевозить относительно большое число людей, то вероятней всего его крейсерская скорость составит порядка 700 километров в час. Однако, с другой стороны, существенно вырастет надёжность авиаперелётов, так как в случае возникновения какой-либо непредвиденной ситуации самолёт с вертикальным взлётом сможет легко сесть на небольшом ровном участке.

На сегодняшний день существует целый ряд концептов будущих пассажирских авиалайнеров с системой вертикального взлёта. До недавнего времени они казались невероятными, однако современные разработки в области авиастроения говорят об обратном, и вполне возможно, в ближайшие десять лет, первые современные самолёты с вертикальным взлётом начнут перевозить своих пассажиров.

История создания вертикальных самолетов в России и других странах

Многие инженеры и проектировщики до сих пор утверждают, что турбореактивные двигатели, которые начали активно использовать и совершенствовать в 50-х годах, позволили сделать множество открытий, используемые и в настоящее время. Одно из них – активные испытания вертикальных аппаратов. Особый вклад принесло развитие этой области, а точнее, реактивных устройств, в странах, которые в то время считались передовыми. Поскольку реактивные самолеты имели огромные показатели скорости при посадке и взлете, для них, соответственно, использовались очень длинные, масштабные и качественные взлетные полосы. А это – дополнительные траты, оборудование новых аэродромов, неудобства в военное время. Вертикальный самолет может решить все эти проблемы.

Именно в 50-е годы были созданы различные образцы. Но их проектировали в одном или двух вариантах, не больше, ведь все равно не получалось создать полностью подходящие варианты. Ведь поднимаясь в воздух, они терпели крушения. Несмотря на неудачи, комиссия НАТО в 60-х годах дала этому направлению приоритет, как крайне перспективному. Были попытки создать и конкурсы, но каждая страна сфокусировалась на своих разработках. Так, свет увидели такие аппараты со всего мира:

  • «Мираж» III V;
  • ФРГ VJ-101C;
  • XFV-12A.

В СССР таким турболетом стал ЯК-36, а после и 38. Его разработки начались в тех же годах, а для испытаний создали специальный павильон. Уже через 6 лет прошел первый полет. То есть, самолет вертикально взлетел, принял горизонтальное положение, а после вертикально приземлился. Поскольку испытания были успешными, создали 38-ю модель, а после Россия представила самолет с вертикальным взлетом ЯК-141 и 201 в девяностых.


«Мираж» III V


Самолет ФРГ VJ-101C


Самолет XFV-12A

Сила залог добрососедства

А в России, к сожалению, дела с этим классом авиации обстоят чрезвычайно плохо. В 90-е годы программа их развития была закрыта, причем некоторые технологии оказались в США и там их успешно используют. К настоящему времени научно-технологические и инженерно-конструкторские школы СВКВП уничтожены. Как с грустью говорит Константин Попович, остались единицы специалистов, участвовавших в разработке Як-41.

Имеющаяся документация и сохранившиеся специалисты еще позволяют возродить производство отечественных СВКВП. Для этого, по оценкам Поповича, потребуется до десяти лет. Необходимы значительные расходы на воссоздание всей производственной цепочки, начиная с комплектующих. А прежде всего необходимо возродить производство соответствующих двигателей, для чего принять специальную государственную программу.

В современном однополярном мире гарантией сохранения партнерских отношений с государствами на западе, особенно за океаном, востоке и юге может быть только твердое понимание всеми сторонами, что военное давление на Россию не имеет смысла, успех военной операции против нее не обеспечен. Одним из важнейших факторов, позволяющих достигнуть устойчивого положения, является способность наших ВВС в любых условиях ответить агрессору. В свою очередь достичь этого возможно за счет достаточной группировки СВКВП.

Для отражения массированных ударов с воздуха нам необходимо ввести в сражение сопоставимое с атакующими силами количество истребителей во взаимодействии с наземными средствами ПВО. Значит, ВВС нуждаются как минимум в 250–300 самолетах вертикального и короткого взлета и посадки. Имея столько машин, Россия способна поднять на перехват агрессора не менее 100–150 СВКВП, даже если основные и запасные аэродромы с обычными самолетами уже разгромлены.

ВМФ России без авианесущих кораблей неспособен обеспечить решение такой ключевой задачи, как поддержание благоприятного оперативного режима за пределами досягаемости авиации берегового базирования. Воздушная поддержка особенно актуальна для прикрытия надводных кораблей, подводных лодок от базовой патрульной авиации противника, для предотвращения прорыва небольших групп надводных кораблей и катеров в защищаемые районы.

Флотский характер

«Такая машина жизненно необходима не только Военно-морскому флоту, но и Военно-воздушным силам, — рассказал РИА Новости военный эксперт, капитан первого ранга Константин Сивков. — Главная проблема современной авиации заключается в том, что реактивному истребителю нужна хорошая взлетно-посадочная полоса, а таких аэродромов очень немного, уничтожить их первым ударом довольно просто. Самолеты же вертикального взлета в угрожаемый период можно рассредоточить хоть по лесным полянам. Такая система применения боевой авиации будет обладать исключительной боевой устойчивостью».

Впрочем, целесообразность использования СВВП в сухопутном варианте не всем видится обоснованной. Одна из главных проблем заключается в том, что при вертикальном взлете самолет расходует много топлива, что сильно ограничивает его боевой радиус. Россия же — страна большая, поэтому для достижения господства в воздухе у истребительной авиации должны быть «длинные руки».

«Выполнение боевых задач истребительной авиации в условиях частично разрушенной аэродромной инфраструктуры можно обеспечить за счет укороченного взлета обычных машин с участка полосы длиной менее 500 метров, — считает исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев. — Другой вопрос, что у России есть планы на строительство авианосного флота, здесь применение вертикально взлетающих самолетов будет наиболее рационально. Это необязательно могут быть авианосцы, это могут быть и авианесущие крейсеры с наименьшими стоимостными параметрами».

Фото : public domain

Истребитель F-35

К слову, F-35B сегодня является сугубо морской машиной, главный ее заказчик — корпус морской пехоты США (самолет будет базироваться на десантных кораблях). Британские F-35B составят основу авиакрыла новейшего авианосца Queen Elizabeth, который ввели в строй совсем недавно.

В то же время, по мнению Константина Сивкова, для начала работ по созданию российского аналога F-35B российским КБ не обязательно дожидаться новых авианосных кораблей. «Самолеты с вертикальным взлетом и посадкой могут базироваться не только на авианосцах. Например, танкер оборудуется рампой и становится своего рода авианосцем, в советское время у нас были такие проекты. Кроме того, СВВП могут использоваться с боевых кораблей, способных принимать вертолеты, например с фрегатов», — рассказал наш собеседник.

Хронология развития мирового авиапрома

Как уже указано выше, испытания лайнеров, которые взлетали с места, начались в 50-е годы. Причем здесь одновременно работали ученые всего мира – весомый вклад в развитие подобной техники внесли и инженеры СССР, и специалисты NASA. Отметим, что возможность моментального набора высоты позволяет решить несколько задач, среди которых и экономическая составляющая.

Начало разработки подобных моделей пришлось на 60-е года ХХ века

Шестидесятые года двадцатого столетия считаются расцветом авиации. Именно в этот период мир увидели первые успешные модели таких летательных аппаратов. Французский «Мираж» III V, немецкий VJ-101C и российский Як-36, который позже модернизировали до самолета Як-38, стали лучшими модификациями своего времени. Подобное направление считалось приоритетным для авиаторов после решения комиссии NASA о хороших перспективах развития таких моделей.

Французский «Мираж»III V

Для испытаний борта Як-36 отдельно возвели специальную площадку. Поскольку лайнер показал отличный результат, ученые улучшили модификацию до известного многим людям судна Як-38. Российские конструкторы могут похвастать моделью Як-141, который стал лучшим в этом классе бортом. Правда, нелюбовь силовиков к лайнерам такого типа стала основанием для списания этих судов и закрытию программы.

История создания самолёта Як 141

В 1974 году положено начало первым разработкам по самолёту палубной авиации с вертикальным взлётом и посадкой, над проектом работали на протяжении 9 лет. До 1984 года выбиралась концепция и разрабатывалась конструкция самолёта и силовой установки. В 1984 году после смерти маршала Д.Ф. Устинова работа над проектом прекратилась и возобновилась лишь в 1986 году.

Як 141

Было решено построить четыре опытных экземпляра Як 141М с двумя подъёмными и одним маршевым двигателями. Новый образец (изделие 48-1) получил двигатель, но не имел возможности летать. На этом экземпляре проводили испытания работы двигателя и исследования на стенде моментов и сил.

Следующую машину (изделие 48-2) вывели из ангара в конце 1985, а 9 марта 1986 года опытный самолёт под управлением лётчика А. Синицына впервые попробовал воздух. Осенью 1992 года самолёт демонстрировали на авиашоу, выполнял показательные полёты на Як 141 лётчик В. Якимов. Позднее машину показывали на выставках Макс-93 и 95, но лишь в статической позиции на земле.

Изделие 48-3 завершило малую серию опытных машин. Конструктивно этот самолёт несколько отличался от предыдущих, у него изменен  интерьер кабины лётчика и расположение приборов. Под управлением лётчика А. Синицына он впервые оторвался от земли в апреле 1989 года.

Последний по хронологии самолёт – изделие 48СИ построили летом 1986 года, он изначально предназначался для исследований на статику. Испытания проходили до марта 1987 года и по их результатам модернизировали изделие 48-2 и учитывали при сборке изделия 48-3.

Як 141

5 октября 1991 года при выполнении захода на посадку, на авианесущий крейсер «Адмирал Горшков» лётчик-испытатель В. Якимов превысил вертикальную составляющую снижения, машина жёстко приземлилась на палубу и загорелась, пилот катапультировался, пожар ликвидировали. Начавшиеся трудности в финансировании и неудачная посадка сыграли решающую роль в закрытии работ над проектом.

Ссылки

Для улучшения этой статьи желательно:

Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Летательные аппараты
Планирующие
  • Планёр
  • Дельтаплан
  • Параплан

    • паралёт
    • мотопараплан
Винтокрылые
  • Автожир
  • Вертолёт
  • Ранец-вертолёт
  • Винтокрыл
  • Винтолёт
  • Конвертоплан
  • Мультикоптер
  • Синхроптер
Аэростатические
  • Аэростат

    • шарльер
    • монгольфьер
    • розьер
    • стратостат
  • Дирижабль
Аэродинамические
  • Самолёт
  • Гидросамолёт
  • Летающая подводная лодка
  • Гондолоплан
  • Экраноплан (Экранолёт)
Ракетодинамические
  • Ракетоплан
  • Реактивный ранец

    • Martin Jetpack
    • Грифон
  • Крылатая ракета
Другие
  • Орнитоптер
  • Мускулолёт

Почему вертикальные самолеты до сих пор не нашли широкого применения?

К сожалению, все разработки, даже если отличались неплохими результатами, не могут похвастаться надежностью. Лопасти винтов, которые и помогают делать вертикальный взлет, поражают своими размерами. Они вместе с мощными двигателями создают невообразимый шум. Также с точки зрения конструкции нужно избежать любых возможных препятствий на их пути, исключить попадание различных предметов.

Как ни крути, невозможно отменить ограничение по скорости. Просто по законам физики такой самолет не сможет двигаться также быстро, как современные. И если военные аппараты могут развить фантастическую в их случае скорость в 1000 километров в час, то с увеличением массы и размеров для гражданской авиации показатель падает до 700 и ниже километров в час.

Конструкция

Самолёт Як-141– высокоплан, аэродинамическая схема выбрана «нормальная». Планер истребителя собирался из композитов, а так же алюминиевых и литиевых сплавов, в отдельных случаях применяли титановые сплавы и сталь (закалённую). Фюзеляж истребителя типа «усиленный монокок», прямоугольный в сечении, складывающееся крыло трапециевидное, стреловидное.

Два киля самолёта установлены на консольных балках, между ними — поворотное сопло подъёмно-маршевого двигателя. Прямоугольные воздухозаборники расположены по бокам фюзеляжа, они регулируются с помощью клина, отклоняющегося по горизонтали.

Он оснащён форсажной камерой, которую можно задействовать не только в горизонтальном полёте, но и на вертикальном режиме. Два подъёмных двигателя РД-41 – эти моторы одноконтурные – стояли за пилотской кабиной. РД-41 тоже имели регулируемые воздухозаборники и отклоняемые сопла. На стоянке и при переходе на горизонтальный полёт сопла и воздухозаборник автоматически закрывались.

Тяга подъемных двигателей при этом тоже снижалась в автоматическом режиме. Питание топливом у всех трёх двигателей общее. В фюзеляже и внутри хвостовых балок разместили топливные баки. Дополнительный запас топлива мог храниться в подвесных (под фюзеляжем и крыльями) баках.

Управление самолётом в режиме вертикального полёта осуществлялось с помощью струйных рулей, причём их конструкция на разных экземплярах истребителя Як-141 могла отличаться. Самолёт №75 получил струйные рули в хвостовых балках, а №77 — в носовой части. Самый первый самолёт вообще не имел струйных рулей (так как для полётов и не предназначался).

И хвостовое оперение, и струйные рули истребителя управляются электродистанционной системой, с тройным резервированием. Предусматривалась на случай отказа ЭДСУ и аварийная механическая система управления.

Пушка размещалась под фюзеляжем самолёта с левой стороны, боезапас – 120 выстрелов. Для атаки наземных целей на Як-141 можно было дополнительно установить четыре подвесных пушечных контейнера с орудиями ГШ-23Л.

Для выполнения функций собственно истребителя самолёт мог нести до четырёх ракет Р-77 средней дальности, с активной радиолокационной ГСН. Дальность пуска ракет – до 110 км. Для ближнего боя должны были применяться ракеты Р-60 или Р-73 с инфракрасным наведением. Р-60 запускается с дальности до десяти, а Р-73 – до 60 км. Бороться с кораблями противника истребитель Як-141 мог при помощи противокорабельных ракет Х-35 с проникающей боевой частью массой в 145 кг. Четыре такие ракеты подвешивались под крыльями.

Прочие мишени на поверхности уничтожались с помощью ракет Х-25 (дальность пуска до 40 км — малая) и Х-31 средней дальности (до 250 км). Масса боевой части Х-25 – до 140 кг, а Х-31 – до 110 кг. Неуправляемое ракетно-бомбовое вооружение Як-141 состояло из авиабомб различного назначения (от фугасных до бетонобойных и зажигательных) и блоков неуправляемых ракет. Максимально допустимый калибр бомб – 500 кг.

Боеголовки ракет С-8 (80мм) и С-13 (122мм) осколочно-фугасного, термобарического и объемно-детонирующего типов. Ракеты С-8 с кумулятивной боевой частью могут поражать бронетехнику, а С-13 с проникающей или бетонобойной БЧ – уничтожать укреплённые сооружения. НАР С-24 калибра 240мм существуют в осколочно-фугасном «исполнении», но их осколки могут поражать даже лёгкую бронетехнику.

Основа системы управления огнём – бортовая РЛС «Жук», подобная установленным на истребителях МиГ-29 и Су-27. Конкретная модификация имела щелевую антенную решётку, позволяла сопровождать десять целей и обстреливать – до четырёх. Приёмопередатчик системы «свой-чужой» находится в носу истребителя. Средства активной защиты (устройства для отстрела ИК-ловушек и отражающей фольги) на построенные самолёты не устанавливались. Смонтировать лазерный дальномер на самолёт Як-141 тоже не успели.

На существующих прототипах Як-141 в кокпите имелись только аналоговые приборы. Позже их дополнили индикатором на лобовом стекле. В перспективе на серийных истребителях предполагалось применить многофункциональные дисплеи и нашлемную индикацию. Як-141 оснастили автоматической системой катапультирования, обеспечивающую безопасность лётчика при внезапных отказах двигателя. Истребитель взлетал на форсаже, что могло вызвать повышенный износ покрытия взлётных полос аэродромов.

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.

Конструкция

  • Як-141 является свободнонесущим высокопланом, изготовленным по нормальной аэродинамической схеме. 26% его массы составляют композитные материалы, все остальное относится к доле алюминиево-литиевых сплавов, устойчивых к коррозии и маловесящих. Часть элементов конструкции изготовлены из титановых сплавов, стойких к высоким температурам и закаленной стали.
  • Фюзеляж относится к типу полумонокок, произведен по правилу площадей и обладает прямоугольным сечением. Внизу его находятся четыре щитка для большей эффективности вертикального взлета. В хвосте, над соплом подъемно-маршевого двигателя находится отсек с парашютом, предусмотренный для остановки истребителя во время горизонтальной посадки, в случае если не сработало поворотное сопло.
  • Форма крыла является прямой стреловидной, трапециевидной. Также оно имеет наплывы в корневой части и малым удлинением. Его профиль и параметры дают возможность вести маневренный воздушный бой и длительно лететь в крейсерском режиме. В складывающейся части находятся элероны, сопряженные со струйными рулями, в корневой – закрылки, а в обеих частях — поворотные носки.
  • Хвостовое оперение прикрепляется к двум консольным балкам, чтобы между ними поместилось сопло подъемно-маршевого двигателя и является двухкилевым. В него входят цельноповоротные стабилизаторы и рули направления. Длина стабилизаторов в размахе составляет 590 см.
  • Воздухозаборники имеют прямоугольную форму и регулируются. Чтобы регулировать их проходное сечение, используется система управления с горизонтальным отклоняемым клином. Сбоку каждого воздухозаборника находятся четыре клапана, для того, чтобы подъемно-маршевый двигатель дополнительно подпитывался воздухом во время наземной деятельности. На левом воздухозаборнике располагается посадочно-рулежная фара.
  •  Шасси оборудовано стойками рычажного типа. Для него не страшен удар об грунт с высоты пяти метров.

4.1 Бортовое оборудование и системы

  • Радиоэлектронное и прицельное оборудование: аппаратура государственного опознавания, бортовая радиолокационная станция, бортовая цифровая вычислительная машина, индикатор на лобовом стекле, лазерно-телевизионная система наведения, многофункциональный индикатор, нашлемная система целеуказания, система отображения информации, система радиоэлектронного противодействия, система управления вооружением и система управления оружием.
  •  Пилотажно-навигационный комплекс: автоматический радиокомпас, барометрический высотомер, инерциальная навигационная система, командно-пилотажный прибор, комбинированный прибор, навигационно-плановый прибор, навигационный вычислитель, радиовысотомер малых высот, радиосистема ближней навигации и посадки, система аэродинамических данных и разовых команд, система воздушных сигналов, система дистанционного управления самолётом, система ограничительных сигналов, система траекторного управления, спутниковая навигационная система, указатель радиовысоты, указатель скорости и числа М и указатель угла атаки и перегрузки.
  •  Комплекс связи и наведения: аппаратура засекречивания, аппаратура речевого оповещения и две радиостанции МВ-ДМВ.
  •  Система электроснабжения: два аккумулятора, два выпрямительных устройства, два генератора переменного трёхфазного тока на 200/115В 400 Гц и два статических преобразователя на 200/115В 400 Гц.
  •  Оборудование контроля, регистрации и сигнализации: бортовая автоматизированная система встроенного контроля и предупреждения экипажа, система аварийной сигнализации и устройство регистрации.

4.2 Кабина

Кабина оснащена двухсекционным фонарем, выполненным из оргстекла, с плоским лобовиком из бронированного стекла. Открытие его сбрасываемой части осуществляется  вправо-вбок. Лётчик сидит в катапультируемом кресле К-36ЛВ. Во время переходного и вертикального режима полета действует система автоматического катапультирования второго поколения СК-ЭМ. Ее включение происходит, когда сопло подъемно-маршевого двигателя отклоняется от горизонта на угол свыше 30°, а срабатывание – когда истребитель достигает определенного сочетания кабрирования и пикирования, угловых скоростей крена и углов. В случае закрытия верхней створки ПД, летчик катапультируется после отстрела фонаря, если же она открыта, катапультирование происходит через фонарное стекло.

В приборный комплекс первого лётного образца входил ряд аналоговых индикаторов, часть которых позднее были заменены на индикаторы прямой видимости и индикатор на лобовом стекле. На опытных образцах индикаторы не имелись, но они были в одном из полноразмерных макетов кабины.

Недостатки и преимущества СВВП

Все без исключения аппараты данного типа были созданы для военных потребностей. Конечно же, преимущества таких машин для военных очевидны, поскольку самолет можно эксплуатировать на небольших площадках. Самолеты имеют возможность зависать в воздухе и при этом осуществлять развороты и полет боком. Сравнивая с вертолетами ясно, что наибольшим преимуществом самолетов является скорость, которая может доходить до сверхзвуковых показателей.

Все же самолеты СВВП имеют и значительные недостатки. Прежде всего, это сложность управления, для этого необходимы пилоты высокого класса. Особое мастерство от пилота требуется на переходе режимов.

Именно сложность управления ставит перед пилотом множество задач. При переходе с режима висения в горизонтальный полет, возможно, скольжение в бок, что создает дополнительные проблемы при удержании аппарата. Этот режим требует большой мощности, что может привести к отказу двигателей. К недостаткам необходимо отнести и небольшую грузоподъемность СВВП, при этом он использует огромное количество горючего. При эксплуатации необходимы специально подготовленные площадки, которые не разрушаются под воздействием газового выхлопа от двигателей. 

https://youtube.com/watch?v=wJxnbjoMBhI

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий