asyan.org
добавить свой файл
1 2


Літаки вертикального зльоту і посадки.

Особливості літаків. Реактивні літаки цього типу. Їх застосування”

Вперше в нашій країні схема СВВП із реактивним двигуном зі змінюваним напрямком вектора тяги був запропонований у 1946р. конструктором К.А. Шуликовим. Ним було також уперше запропоноване поворотне сопло реактивного двигуна, особливість конструкції якого, як вказувалося в авторському посвідченні №166244 від 18 грудня 1948р., "полягає в тому, що воно обладнане поворотними у вертикальній площині реактивними насадками, які монтуються на опірних підшипниках і зв'язані черв'ячною передачею з привідним механізмом. За допомогою цих насадок можна змінювати напрямок вектора тяги у вертикальній площині. При такій конструкції сопла енергію газів струменя можна використовувати безпосередньо як джерело піднімальної тяги для здійснення вертикального злету, вертикальної посадки і гальмування літального апарата. "

Поворот реактивних насадок здійснювався від електропривода за допомогою черв'ячної передачі. Сопла постачені направляю - щими лопатками і мають кожухи для охолодження. Насадки можуть повертатися на будь-який заданий рівень, завдяки чому досягається необхідне відхилення газового струменя в залежності від режиму польоту. Максимальне відхилення відповідає зльоту і посадки, для гальмування сопло відхиляється вперед.

  К.А. Шуликовим були розроблені кілька проектів СВВП, постачених реактивними двигунами з поворотними соплами. Сопла могли відхилятися на такий кут, щоб рівнодіюча сила тяги ТРД проходила через центр ваги літака.

  Особливий інтерес представляє проект СВВП із ТРД РД-45, запропонований К.А. Шуликовим у 1947р. У цього літака предполага- лось використовувати крім основних поворотних сопел, через которие випливає основна частина газів ТРД, допоміжні пово- ротні насадки. Завдяки цьому при установки основних сопів у відхилене положення, що відповідає режимам злету і посадки, можна  забезпечувати керування літаком, повертаючи допоміжні насадки. Двигун розміщався в носовій частині СВВП у похилому положенні по так називаної реданной схемі, що забезпечувало додатковий момент тангажа, скорочуючи розбіг літака при короткому зльоті. Для керування літаком на різних режимах польоту в проекті передбачалося використовувати поворотний стабілізатор.

  Недостатню тяговооружённость СВВП автор поліпшив в іншому своєму проекті, у якому передбачалося використовувати більш могутній ТРД ВК-1.

  У запропонованих проектах не використовувалася струминна система керування, що передбачалося забезпечити тільки за допомогою поворотних сопел, проте можна бачити, що запропонована К.А. Шуликовим схема СВВП на кілька років випереджала предло- женную М.Вибо схему СВВП із поворотними соплами, використану пізніше для  СВВП P.1127. 

  Іншим нашим конструктором - А.Я. Щербаковим у 1947р. було вперше запропоноване використовувати піднімальні реактивні двигуни, що повинні створювати піднімальну тягу і забезпечувати вертикальний зліт і посадку літака. Ним був також розроблений проект СВВП із поворотними ТРД, а в 1948р. був побудований експериментальний апарат, що випробувався підвішеним на стенді.

Теоретичні й експериментальні дослідження СВВП проводилися в Льотно-дослідницькому інституті ім. М.М. Громова, де в 1955р. експериментальний апарат "Турболіт" був побудований конструкторським колективом під керівництвом А.Н.Рафаелянца і В.Н.Матвєєва.

Цей апарат являє собою металеву ферму, на якій у вертикальному положенні встановлений реактивний двигун ЧЕРВОНИЙ-9Т. Поруч із двигуном розташована закрита кабіна пілота і баки з паливом. Апарат  коштує на землі на чотирьох опорах шасі з невеликими колісьми.

  Для керування на апараті у вихідному соплі ТРД установлені два газових керма. Відхиляючи їх у різні сторони, можна одержати подовжнє і поперечне керування апаратом. Крім того, він був постачений струминними рулями, установленими на чотирьох довгих фермах. Струминні рули забезпечують шляхове керування аппара- тім, а також могли бути використані замість газових рулей і для подовжнього і поперечного керування. Керуються струминні і газові рули за допомогою ручки і педалей у кабіні льотчика. 

  "Турболіт", випробовуваний льотчиком-випробувачем Ю.А. Гарнаевим, успішно літав спершу на прив'язі, а потім у вільному польоті. Керування за допомогою газових і струминних рулей діяло дуже ефективно. Керований льотчиком апарат міг вертикально підніматися , переміщатися в повітрі в будь-якому напрямку і сідати на площадку, по розмірах лише трохи перевищуючі розміри самого апарата. Апарат "Турболёт" демонструвався в польоті на повітряному святі в Тушино в 1957р., а надалі використовувався для оцінки стійкості і керованості СВВП. 

  На початку 50-х і кінці 60-х років проблема вертикального (чи укороченого) злету і посадки найбільше часто обговорювалася на сторінках спеціальних видань. Цей факт стане зрозумілим, якщо врахувати, що одним з найважливіших достоїнств літака, як військової зброї в плині багатьох літ була максимальна швидкість його горизонтального польоту (для повітряного транспорту вона в доступному для огляду майбутньому залишиться головним покозателем з погляду пасажира ), збільшенню якої супроводжував ріст вертикальної швидкості і висоти вертикального польоту.

  Введення в експлуатацію нових типів літаків з максимальною швидкістю, соответсвующей М=2,0 - 2,5, сопровождалася ростом злітної і посадкової швидкості до 250-300 км/год, що зажадало удлиннения взлётно - посадкової смуги і, отже, створення нових ВПП. Такий несприятливий оборот справи не удалося радикально виправити застосуванням високоефективною механізацією крила, а пізніше і крила змінюваної геометрії. Обоє цих способу дозволили лише зм'якшити ситуацію, посколько відношення максимальної швидкості до мінімального в літаках не може регулюватися безмежно. Для перших серійних надзвукових літаків це відношення складало близько 5-9 і зросло до 10 для літаків другого покоління, а для літаків зі змінюваної стреловидностью крила воно досягло 11,5.

  Стало ясно, що необхідно змінити принцип злету і посадки - замість дотичного щодо землі напрямку руху перейти по можливості до вертикально за допомогою доповнення аеродинамічної піднімальної сили вертикальної складової тяги рухової установки. У граничному випадку тяга двигунів цілком може бути спрямована вертикально, а її величина перевищувати вагу літака. Якщо при цьому виконуються умови стійкості і керованості, то можливий підйом літака при нульовій горизонтальній швидкості. У такий спосіб народилася ідея літака вертикального злету і посадки (ВВП) і літака короткого злету і посадки (КВП).

^ Конструктивна ідея літаків ВВП і КВП

  Розробка літаків ВВП почалася вперше в 50-х роках, коли був досягнутий відповідний технічний рівень турбореактивного і турбогвинтового двигателястроения, що викликало повсюдну заинтерисованность у літаках цього типу як серед потенційних користувачів, так і в конструкторських бюро. За десятиліття минулі з тих пір, у світі були створено десятки досвідчених літаків ВВП різних систем. Большенство конструкцій було розроблено в 1-2 екземплярах, що, як правило терпіли аварії вже під час перших іспитів, і подальші дослідження над ними вже не проводилися. Великі надії, що зв'язувалися з такими літаками, наштовхнулися на серйозних практичних труднощів , і, по опублікованим даним, на Заході зараз мається єдиний випуска серійно околозвуковой літак-штурмовик ВВП "Харриер" Р.1127 британської фірми "Хоукер - Сиддли" (виготовлений так само по ліцензії в США під індексом АV-8).

  Технічна комісія НАТО, що оголосила в червні 1961р. вимоги истребителю-бомбордировщику вертикального злету і посадки, дала тим самим визначений імпульс сверхзвукрвих літаків ВВП у західних країнах. Передбачалося, що в 60-х - 70-х роках країнам НАТО буде потрібно більш 5000 таких літаків, з которихх перші ввійдуть в експлуатацію вже в 1067р. Прогноз такої великої кількості продукції викликав шести проектів надзвукових літаків: Р.1150 англійської фірми "Хоукер-Сиддли" і западногерманской "Фокке-Фульф"; Vj-101 западногермаского Південного Об'єднання "EWR-Зюд" (Бельков Хенкел Мессершмитт); D-24, голландської фірми "Фоккер" і амереканской "Рипаблик"; G-95 італійської фірми "Фиат"; "Мираж" III-V французкой фірми "Дассо" і F-104G у варіанті ВВП амереканской фірми "Локхид" разом з англійськими фірмами "Шортів" і "Роллс-Ройс".

Ще до представлення проектів на конкурс стало ясно, що він не відбудеться. Виявилося, що кожна держава має свою особливу, відмінну від інших концепцію майбутнього літака і не погодиться на монополію однієї чи фірми групи фірм. Наприклад, англійські військові підтримали не свої фірми, а французкий проект, Федиративная Республіка Німеччина підтримала проект фірми "Локхид" і т.д.Долю конкурсу зумовила, по-видемому, Франція, представники якої заявили, що незалежно від результатів конкурсу будуть працювати над своїм проектом літака "Міраж" III-V.

    Політичні, технічні і тактичні проблеми вплинули на зміну концепції комісії НАТО, що розробила нові вимоги. Почалося створення багатоцільових літаків. У цієї ситуація тільки два з представлених проектів вийшли зі стадії попереднього проектування: літак "Міраж" III-V, финансируемий французким урядом, і літак Vj-101C об'єднання "EWR-Зюд", фінансується западногерманской промисловістю.Ці літаки були розроблені відповідно в 3 і 2 екземплярах і піддалися іспитам (4 з них загинуло в катастрофах) до 1966 і 1971 р. У 1971 р. за замовленням командування авіації ВМС США почалися роботи над третім надзвуковим літакам ВВП у західних країнах - американським XFV-12A.

  Відношення СРСР до проблеми вертикального злету і посадки проявилося в 1967 р. Під час демонстраційних польотів на підмосковному аеродромі "Домодедово" були показані три досвідчених надзвукових літаки КВП і один околозвуковой ВВП, конструкцій А.І. Мікояна, П.О. Сухого і А.С. Яковлева.**

  У 60-х роках переважало думку, що велике число і розмаїтість проектів і програм літаків ВВП свідчать про те, що автаконструктори розглянули уже всі рішення проблеми вертикального злету і посадки. Створилося враження, що вони краще підготовлені до реалізації замовлень у майбутньому, ніж конструктори, що більш 20 років тому приступали до розробки військових надзвукових літаків. Однак наступна практика використання надзвукової авіації показала малу імовірність того, що в найближчому майбутньому надзвукові самоёлти ВВП знайдуть широке застосування. На це вказують труднощі, що виникають прни їхньої розробки, і той факт, що літні дані, якими вони володіють, значно гірше, ніж у звичайних сучасних літаків, при більш високій вартості виготовлення й експлуатації  і меншій надійності.

^ Принципи використання літаків ВВП і КВП

  Історія розвитку літаків ВВП і КВП показує, що дотепер вони створювалися винятково для військової авіації. Тому принципи використання і типи еадач, що передбачалися чи раніше очікувалися в майбутньому, мали вирішальні значення при пошуку найкращих рішень. Потреба в літаках подібного типу викликана необхідністю рассредоточениявоенной авіації з метою уникнути її знищення на стоянці.  Розосередження сучасних військових літаків, що вимагають аеродромів із протяжённними взлётно - посадоточними смугами, дуже утруднено не тільки через малий колличества останніх (навіть з обліком відповідних цивільних аеродромів), але через малу імовірність будівництва нових в умовах війни. Це означає, що вертикальний зліт і посадка дають на перший погляд оптимальне рішення, оскільки літак ВВП може базуватися на площадках, розміри яких не набагато привишают його габарити.

  Крім здатності вертикального злету і посадки, літаки ВВП мають додаткові переваги, а саме можливістю зависання, розвороту в цьому положенні і польоту в бічному положенні в залежності від используваемих рухової установки і системи керування.

  Перераховані приемущества літаків ВВП у бойових умовах значно знецінюються наявністю серйозних недоліків, що приводять до ускладнень експлуатації таких літаків і погіршенню їхніх літних даних. Іспиту надзвукових літаків і досвід їхньої експлуатації у військових частинах показивют, що розосередження великого числа малих груп літаків у різних місцях   вигідно з погляду безпеки, але не зручно з погляду матеріально - технічного забезпечення (паливом, запасними частинами, боеприсами і т.д.), що вообщем не повинне залежати від наземного транспорту. Використовувані в дійсні час системи матеріально - технічного забезпечення й обсуживания не пристосовані до експлуатації у важкодоступній місцевості. Тому необхідно створити нову систему, здатну функціонувати при частій зміні місць базування, вирішувати, крім задач керування польотами і технічним обслуговуванням, багато інших проблем, зокрема питання роботи, житла, харчування, побутового обслуговування і відпочинку літного і наземного персоналу. У цій ситуації чсно, що тільки военна - морська авіація, що розташовує авіаносцями, готова до ефективной експлуатації літаків ВВП. І не випадково при проектуванні сучасних літаків вертикального злету і посадки і КВП передбачається їхнє базування палубах авіаносців.

  Інша група недоліків літаків ВВП стосується літних характеристик. Однієї з них є чутливість до поривів вітру при польоті на малих швидкостях, вселдствии чого зліт і посадка в неспокійній атмосфері стає небезпечним. До недоліків варто віднести і значну різницю у вантажопідйомності літака звичайного злету і вертикального чи короткого злету.

  Злітна маса літака під час експлуатації може бути різної в залежності від кількості прийнятого на борт вантажу ( чиозброєння палива). При цьому в звичайних літаків збільшення злітної маси приводить до подовження шляху разбкга, а в літаків ВВП - неможливості вертикального злету. Для используваемих у даний час рухових установок приблизно можна вважати, що літак ВВП у варіанті вертикального злету може підняти вантаж, у два рази менший, чим при звичайному зльоті. Через цей діапазон задач і радіус дії такого літака істотно залежить від розташування району бойових операцій стосовно місця злету і від можливості вибору наступного місця посадки. Опредиляющим параметром літака ВВП є величина, обраьная тяговооружённости, тобто відношення злітній масі до тяги при зльоті. Дослідження показали, що для вертикального злету необхідна наявність значного резерву вертикальної складової тяги стосовно ваги літака.

У сучасних околозвукових і надзвукових літаках ВВП відношення злітній масі до тяги двигунів складає ~ 0,65-0,85 кг/даний. Вертикальна тяга створюється або шляхом відхилення вниз реактивних струменів тягових двигунів, що забезпечують поступальний рух літака, або за допомогою спеціальних піднімальних двигунів, встановлених у положенні, близькому до вертикального.

  У таблиці представлені характеристики чотирьох надзвукових літаків вертикально злету і посадки. Порівняння показує, що літаки розрізняються аеродинамічними схемами, системами керування на різних етапах польоту і принципами роботи рухових установок.

  Поява окремих двигателй для вертикального і горизонтального польоту в літаках "Міраж"


следующая страница >>