Rusko letalo z navpičnim vzletom. Letalo z navpičnim vzletom. Vertikalni vzlet in pristanek

Letalo z navpičnim vzletom pojavil, ko se je začela doba reaktivnega letalstva, to je bila druga polovica petdesetih let. Sprva so jih imenovali turboletala. Takrat so konstruktorji začeli razvijati naprave, ki so bile sposobne vzleteti z minimalnim vzletom ali pa sploh brez njega. Takšne naprave ne zahtevajo posebne vzletno-pristajalne steze, zanje zadostuje ravno polje ali heliport.

Poleg tega je bilo človeštvo v tistem času zelo blizu raziskovanju vesolja. Razvoj se je začel vesoljske ladje, ki lahko pristanejo in vzletijo na druge planete. Vsak razvoj se konča z izdelavo prototipa, ki je podvržen obsežnemu testiranju za nadaljnjo izdelavo serijske opreme. Prvo turbo letalo je bilo izdelano leta 1955. Videti je bil zelo čudno. Ta tip vozila ni imel ne kril ne repne enote. Opremljen je bil samo s turboreaktivnim motorjem, usmerjenim navpično navzdol, majhno kabino in rezervoarji za gorivo.

Dvignil se je navzgor zaradi curka motorja. Krmiljenje je potekalo s plinskimi krmili, tj. curek curka, ki prihaja iz motorja, ki je bil odklonjen s ploščatimi ploščami, nameščenimi v bližini šobe. Prva naprava je tehtala okoli 2340 kg in imela potisk 2835 kg.

Fotografija navpičnega vzleta in pristanka

Prve lete je izvedel testni pilot Yu. Garnaev. Testni poleti so bili zelo nepredvidljivi, saj je obstajala zelo velika verjetnost prevrnitve, naprava pa ni imela veliko stabilnosti. Leta 1958 je bila naprava predstavljena na letalskem festivalu v Tušinu. Naprava je šla skozi celoten program testiranja in nabralo se je ogromno materiala za analizo.

Zbrani material je bil uporabljen za izdelavo prvega polnopravnega sovjetskega poskusnega letala z navpičnim vzletom. To letalo so poimenovali Yak-36, modificirano letalo Yak-38 pa je šlo v proizvodnjo. Glavna lokacija letala so bile letalonosilke, opravljalo pa je naloge jurišnega letala.

Kratka zgodovina ustvarjanja letal z navpičnim vzletanjem in pristajanjem

Zaradi razvoja tehnične strani turboreaktivnih motorjev v 50. letih prejšnjega stoletja je postalo mogoče ustvariti letalo z navpičnim vzletom. Velik zagon za razvoj letal VTOL je bil aktiven razvoj reaktivnih letal v naprednih državah sveta. Treba je opozoriti, da so imele te naprave visoko hitrost pri pristanku in vzletu, zato je bilo treba ustvariti dolgo vzletno-pristajalno stezo in zato morajo imeti trdo površino. To zahteva dodatne denarne injekcije. Med sovražnostmi je bilo zelo malo letališč, ki bi lahko sprejela takšna letala, zato bi lahko ustvarjanje letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem rešilo veliko težav.

V teh letih je bil proizveden velik znesek možnosti in prototipi, ki so bili izdelani v enem ali dveh izvodih. V večini primerov so se zrušili med testiranjem, nato pa so bili projekti zaprti.

Leta 1961 je Natova komisija postavila zahteve za lovca z navpičnim pristajanjem in vzletanjem, kar je dalo dodaten zagon razvoju tega področja gradnje letal. Po tem so nameravali ustvariti natečaj za izbiro najbolj obetavnih modelov. Toda do tekmovanja ni prišlo, saj je postalo jasno, da ima vsaka napredna država svoje različice takšnega letala.

Pod vplivom tehničnih in političnih težav je Natova komisija spremenila koncept in postavila nove zahteve za aparat. Po tem se je začelo načrtovanje večnamenskih strojev. Na koncu sta bili izbrani le dve možnosti. Prvo je bilo letalo francoskih konstruktorjev "Mirage" III V, nastala so 3 letala, konstruktorji Zvezne republike Nemčije VJ-101C pa so izdelali 2 primerka. Po testih so bile 4 naprave izgubljene. Zaradi tega je bilo odločeno razviti popolnoma novo vozilo XFV-12A.

Razvoj letal VTOL v ZSSR in Rusiji

Prvo letalo tega razreda v ZSSR je bil Jak-36, ki ga je Jakovlev Design Bureau začel razvijati leta 1960. V ta namen je bilo izdelano vadbeno stojalo. Prvi let je bil izveden marca 1966, v tem preizkusu je bil izveden navpični vzlet s prehodom na vodoravni let, po katerem je stroj pristal navpično. Po tem sta nastala Jak-38 in bolj znan Jak-141. V 90. letih se je začel še en projekt z oznako Yak-201.

Diagram postavitve

Odvisno od položaja trupa

Navpično.

• Z vijaki.

  Reaktivno.

  • Uporaba potiska neposredno iz pogonskega reaktivnega motorja.

    Coleoptera (obročana krila).

Horizontalna razporeditev

• Z vijaki.

  • Krilo rotacijski tip in vijaki.

    Propelerji se nahajajo na koncu kril.

    Curki iz propelerjev so odklonjeni.

Reaktivno.

• Motor rotacijskega tipa.

  Plinski curki iz glavnega motorja se med vzletom odklonijo

  Dvižni motor.

Istočasno so podobno letalo razvijali tudi v Angliji. Leta 1954 je bilo izdelano letalo Harrier z navpičnim vzletom. Opremljen je bil z dvema motorjema s potiskom 1840 kg. Masa letala je bila 3400 kg. Letalo se je izkazalo za izjemno nezanesljivo in je strmoglavilo. Poglej vertikalni vzlet in pristanek.

Naslednji korak v razvoju tovrstnih naprav je bilo ameriško letalo, zgrajeno leta 1964. Gradnja je sovpadla z razvojem lunarnega programa.

Kljub temu, da nas preboji na področju letalstva ne razveseljujejo vsak dan, je na področju civilnega letalstva veliko novosti. Tipičen primer tega je razvoj sodobnega potniškega letala z navpičnim vzletom.

Glavne značilnosti letal z navpičnim vzletanjem so predvsem to, da za vzletanje in pristajanje letala ni potreben velik prostor – ta naj le malo presega dimenzije letala, od tu naprej pa je zelo zanimiva ugotovitev, da bo z razvojem letal z navpičnim vzletnim sistemom postalo možno zračno potovanje med različnimi regijami, tudi tistimi brez letališč. Poleg tega sploh ni potrebno, da bi bili takšni letali prostorni, ker ti sedeži Dovolj je 40-50 kosov, s katerimi bo potovanje z letalom čim bolj ugodno in udobno.

Najverjetneje pa ne bo slovel po svoji hitrosti, saj tudi v vojaških letalih ne preseže 1100 kilometrov na uro in glede na to, da potniški letala z navpičnim vzletom bo prevoz relativno velika številka ljudi, potem bo najverjetneje njegova potovalna hitrost približno 700 kilometrov na uro. Vendar pa se bo po drugi strani bistveno povečala zanesljivost letalskega prevoza, saj v primeru nepredvidenih situacij letala z navpičnim vzletom zlahka sedi na majhni ravni površini.

Danes obstaja vrsta konceptov za bodoča potniška letala z navpičnim vzletnim sistemom. Še pred kratkim so se zdele neverjetne, a sodobni razvoj na področju izdelave letal kaže ravno nasprotno in prav mogoče je, da bodo v naslednjih desetih letih prva moderna letala z navpičnim vzletanjem začela prevažati svoje potnike.

Slabosti in prednosti VTOL letal

Vse naprave brez izjeme te vrste so bili ustvarjeni za vojaške potrebe. Seveda so prednosti takšnih strojev za vojsko očitne, saj je letalo mogoče upravljati na majhnih območjih. Letala imajo možnost lebdenja v zraku in hkrati delati zavoje in leteti bočno. V primerjavi s helikopterji je jasno, da je največja prednost letal njihova hitrost, ki lahko doseže nadzvočne ravni.

Kljub temu imajo tudi letala VTOL pomembne pomanjkljivosti. Prvič, težko ga je obvladati, to zahteva vrhunske pilote. Med prehodom med načini se od pilota zahteva posebna spretnost.

Prav kompleksnost vodenja pred pilota postavlja številne izzive. Pri preklopu iz načina lebdenja v vodoravni let je možno drsenje vstran, kar povzroča dodatne težave pri držanju naprave. Ta način zahteva visoka moč, kar lahko povzroči okvaro motorja. Slabosti vključujejo majhno nosilnost letala VTOL, medtem ko porabi ogromno goriva. Med delovanjem so potrebna posebej pripravljena mesta, ki se ne uničijo pod vplivom izpušnih plinov iz motorjev.

Klasifikacija letala:

Dornier Do.31, ki so ga v šestdesetih letih prejšnjega stoletja v Nemčiji razvili Dornierjevi inženirji, je resnično edinstveno letalo. To je edino transportno letalo z vertikalnim vzletanjem in pristajanjem na svetu. Razvili so ga po naročilu nemškega vojaškega oddelka kot taktično reaktivno transportno letalo. Projekt na žalost nikoli ni presegel faze poskusnega letala; skupaj so bili izdelani trije prototipi Dornier Do.31. Eden od izdelanih prototipov je danes pomemben eksponat v letalskem muzeju v Münchnu.

Leta 1960 je nemško podjetje Dornier v pogojih stroge tajnosti po naročilu nemškega obrambnega ministrstva začelo snovati novo taktično vojaško transportno letalo z navpičnim vzletanjem in pristajanjem. Letalo naj bi dobilo oznako Do.31; njegova značilnost je bila kombinirana elektrarna vzgonsko-pogonskih in dvižnih motorjev.

Zasnovo novega letala niso izvedli le inženirji Dornierja, temveč tudi predstavniki drugih nemških letalskih družb: Weser, Focke-Wulf in Hamburger Flyugzeugbau, ki so se leta 1963 združile v eno samo letalsko podjetje z oznako WFV. Hkrati je bil sam projekt vojaškega transportnega letala Do.31 del nemškega programa za ustvarjanje transportnih letal z navpičnim vzletom. Ta program je upošteval in revidiral Natove taktične in tehnične zahteve za vojaška transportna letala VTOL.

Leta 1963 je bil ob podpori nemškega in britanskega obrambnega ministrstva za dve leti podpisan sporazum o sodelovanju pri projektu britanskega podjetja Hawker Siddley, ki je imelo bogate izkušnje pri oblikovanju vertikalnega vzleta Harrier. in pristajanje letal. Omeniti velja, da po izteku pogodbe ni bila obnovljena, zato se je leta 1965 podjetje Hawker Siddley vrnilo k razvoju lastnih projektov. Istočasno so Nemci poskušali pritegniti ameriška podjetja k načrtovanju in proizvodnji letala Do.31. Nemci so na tem področju dosegli nekaj uspeha, uspeli so podpisati sporazum o skupnih raziskavah z Naso.

Da bi določili optimalno zasnovo transportnega letala, ki se razvija, je podjetje Dornier primerjalo tri vrste navpično vzletajočih letal: helikopter, letalo z rotacijskimi propelerji in letalo z dvižno-pogonskimi turboventilatorskimi motorji. Kot začetno nalogo so oblikovalci uporabili naslednje parametre: prevoz treh ton tovora na razdalji do 500 km in naknadno vrnitev v bazo. Študije so pokazale, da ima vertikalno vzletajoče taktično vojaško transportno letalo, opremljeno z dvižno-pogonskimi turboventilatorskimi motorji, številne pomembne prednosti v primerjavi z drugima dvema obravnavanima tipoma letal. Zato se je Dornier osredotočil na delo na izbranem projektu in začel z izračuni za izbiro optimalne postavitve elektrarne.

Pred zasnovo prvega prototipa Do.31 so potekala precej resna testiranja modelov, ki so bila izvedena ne le v Nemčiji v Göttingenu in Stuttgartu, ampak tudi v ZDA, kjer so jih izvedli strokovnjaki NASA. Prvi modeli vojaških transportnih letal niso imeli gondol z dvižnimi turboreaktivnimi motorji, saj je bilo načrtovano, da bo elektrarna letala sestavljena iz samo dveh dvižno-pogonskih turboventilatorskih motorjev iz Bristola s potiskom 16.000 kgf v naknadnem zgorevanju. Leta 1963 so v ZDA v raziskovalnem centru NASA Langley v vetrovnikih testirali modele letal in posamezne elemente njihove zasnove. Kasneje so leteči model preizkusili v prostem letenju.

Kot rezultat raziskav, izvedenih v dveh državah, je nastala končna različica prihodnjega letala Do.31, ki naj bi dobilo kombinirano elektrarno dvižno-pogonskih in dvižnih motorjev. Za preučevanje vodljivosti in stabilnosti letala s kombinirano elektrarno v lebdečem načinu je podjetje Dornier zgradilo eksperimentalno letečo testno postajo s križno konstrukcijo. Skupne dimenzije stojala so bile enake kot pri prihodnjem Do.31, vendar je bila skupna teža bistveno manjša - le 2800 kg. Do konca leta 1965 je to stojalo opravilo dolgo testno pot, skupno je opravilo 247 letov. Ti leti so bili opravljeni možna gradnja popolno vojaško transportno letalo z vertikalnim vzletanjem in pristajanjem.

Vklopljeno naslednja stopnja Eksperimentalno letalo z oznako Do.31E je bilo ustvarjeno posebej za testiranje zasnove, preizkušanje tehnik pilotiranja in preverjanje zanesljivosti sistemov nove naprave. Nemško ministrstvo za obrambo je naročilo tri podobne stroje za izdelavo, pri čemer sta bili dve poskusni letali namenjeni preizkusom letenja, tretji pa statičnim preizkusom.

Taktično vojaško transportno letalo Dornier Do 31 je bil narejen po običajni aerodinamični zasnovi. Šlo je za visokokrilno letalo, opremljeno s pogonskimi in dvižnimi motorji. Prvotni koncept je vseboval dva turboventilatorska motorja Bristol Pegasus v vsaki od dveh notranjih gondol motorja in štiri dvižne motorje Rolls-Royce RB162, ki so bili nameščeni v dveh zunanjih gondolah motorja na konicah kril. Kasneje je bila načrtovana namestitev močnejših in naprednejših motorjev RB153 na letalo.

Trup letala pol-monokok je bil v celoti kovinski in je imel okrogel prečni prerez s premerom 3,2 metra. V prednjem delu trupa je bila pilotska kabina za dva pilota. Za njim je bil tovorni prostor, ki je imel prostornino 50 m 3 in skupne dimenzije 9,2 × 2,75 × 2,2 metra. V tovorni prostor bi lahko brez težav sprejeli 36 padalcev z opremo na nagibnih sedežih ali 24 ranjencev na nosilih. V repu letala je bila loputa za tovor; tam je bila nakladalna rampa.

Podvozje letala je bilo zložljivo, trikolesno, vsak nosilec pa je imel dvojna kolesa. Glavni nosilci so bili umaknjeni nazaj v gondole dvižnih pogonskih motorjev. Nosna opora podvozja je bila nadzorovana in samoorientacijska; tudi umaknjena nazaj.

Konstrukcija prvega poskusnega letala je bila končana novembra 1965, dobilo je oznako Do.31E1. Letalo je prvič vzletelo 10. februarja 1967, pri čemer je opravilo običajen vzlet in pristanek, saj dvižni turboreaktivni motorji takrat na letalu niso bili nameščeni. Drugo eksperimentalno Do.31E2 je bilo uporabljeno za različne zemeljske preizkuse, tretje poskusno transportno letalo Do.31E3 pa je prejelo celoten komplet motorjev. Tretje letalo je svoj prvi vertikalni vzlet opravilo 14. julija 1967.. Isto letalo je opravilo popoln prehod iz navpičnega vzleta v vodoravni let, ki mu je sledil navpični pristanek, to se je zgodilo 16. in 21. decembra 1967.

Gre za tretjo kopijo eksperimentalnega letala Dornier Do 31, ki je trenutno v münchenskem letalskem muzeju. Leta 1968 je bilo to letalo prvič predstavljeno širši javnosti, to se je zgodilo v okviru mednarodne letalske razstave, ki je potekala v Hannovru. Na razstavi je novi transporter pritegnil pozornost predstavnikov britanskih in ameriških podjetij, ki so se zanimale za možnosti ne le vojaške, ampak tudi njegove civilne uporabe. Za letalo se je zanimala tudi ameriška vesoljska agencija, so sporočili iz Nase denarna pomoč izvajati preizkuse letenja in preučevati optimalne trajektorije prileta za letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem.

IN naslednje leto Eksperimentalno letalo Do.31E3 je bilo prikazano na pariškem vesoljskem salonu, kjer je letalo prav tako poželo uspeh in pritegnilo pozornost gledalcev in strokovnjakov. 27. maja 1969 je letalo poletelo iz Münchna v Pariz. V okviru tega leta so bili postavljeni trije svetovni rekordi za letala z navpičnim vzletom in pristankom: hitrost leta - 512,962 km / h, višina - 9100 metrov in doseg - 681 km. Do sredine tega leta je bilo na letalu Do.31E VTOL izvedenih že 200 poletov. Med temi poleti so testni piloti izvedli 110 vertikalnih vzletov, ki jim je sledil prehod v horizontalni let.

Aprila 1970 je poskusno letalo Do.31E3 opravilo zadnji polet, financiranje tega programa je bilo ustavljeno, sam program pa preklican. To se je zgodilo kljub uspešnemu in, kar je najpomembneje, testiranju letenja novega letala brez nesreč. Takrat so skupni stroški nemških izdatkov za program ustvarjanja novega vojaškega transportnega letala presegli 200 milijonov mark (od leta 1962).

Enega od tehničnih razlogov za krčenje obetavnega programa bi lahko imenovali relativno nizka največja hitrost letala, njegove nosilnosti in dosega letenja, predvsem v primerjavi s tradicionalnimi transportnimi letali. Hitrost letenja Do.31 je bila med drugim zmanjšana zaradi velikega aerodinamičnega upora njegovih gondol vzgonskih motorjev. Drugi razlog za omejevanje dela je bilo takrat naraščajoče razočaranje v vojaških, političnih in oblikovalskih krogih nad samim konceptom letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem.

Kljub temu je podjetje Dornier na osnovi poskusnega letala Do.31E razvilo projekte za izboljšano vojaško transportno VTOL letalo z večjo nosilnostjo - Do.31-25. Načrtovano je bilo povečanje števila dvižnih strojev v gondolah najprej na 10, nato pa na 12. Poleg tega so Dornierjevi inženirji zasnovali letalo za vertikalni vzlet in pristanek Do.131B, ki je imelo hkrati 14 dvižnih turboreaktivnih motorjev.

Razvit je bil tudi ločen projekt za civilno letalo Do.231, ki naj bi dobilo dva dvižno-pogonska turboventilatorska motorja Rolls Royce s potiskom 10.850 kgf vsak in še 12 dvižnih turboventilatorskih motorjev istega podjetja s potiskom. 5.935 kgf vsak, od katerih je bilo osem motorjev nameščenih štiri v gondolah in štirje, po dva, v nosu in repu trupa letala. Ocenjena teža tega modela letala z navpičnim vzletom in pristankom je dosegla 59 ton z nosilnostjo do 10 ton. Načrtovano je bilo, da bo Do.231 lahko prevažal do 100 potnikov z največjo hitrostjo 900 km/h na razdalji 1000 kilometrov.

Vendar ti projekti niso bili nikoli uresničeni. Hkrati je bil eksperimentalni Dornier Do 31 (in ostaja še danes) edino izdelano reaktivno vojaško transportno letalo z navpičnim vzletanjem in pristajanjem na svetu.

Značilnosti leta Dornier Do.31:
Dimenzije:
– dolžina – 20,88 m,
– višina – 8,53 m,
- razpon kril - 18,06 m,
- površina krila - 57 m2.
Masa praznega vozila - 22.453 kg.
Normalna vzletna teža je 27.442 kg.
Elektrarna: 8 dvižnih turboreaktivnih motorjev Rolls Royce RB162-4D, vzletni potisk - 8x1996 kgf; 2 dvižno-pogonska turboventilatorska motorja Rolls Royce Pegasus BE.53/2, potisk 2x7031 kgf.
Največja hitrost - 730 km / h.
Potovalna hitrost - 650 km / h.
Praktični doseg - 1800 km.
Zgornja meja storitev – 10.515 m.
Zmogljivost - do 36 vojakov z opremo ali 24 ranjencev na nosilih.
Posadka - 2 osebi.

Viri informacij:
— www.airwar.ru/enc/xplane/do31.html
— igor113.livejournal.com/134992.html
— www.arms-expo.ru/articles/129/67970

Zasnova letal z navpičnim vzletom in pristankom je polna velikih težav, povezanih s potrebo po ustvarjanju lahkih motorjev, vodljivosti pri skoraj ničelnih hitrostih itd.

Trenutno je znanih veliko modelov letal z navpičnim vzletanjem in pristajanjem, od katerih so mnogi že implementirani v prava letala.

Letala s propelerji

Ena od rešitev problema navpičnega vzleta in pristanka je ustvariti letalo, v katerem vzgonska sila med vzletom in pristankom nastane z vrtenjem osi vrtenja propelerjev, pri vodoravnem letu pa s krilom. Vrtenje osi vrtenja propelerjev je mogoče doseči z vrtenjem motorja ali krila. Krilo takega letala (sl. 160) je izdelano po zasnovi z več lopaticami (vsaj dve lopatici) in je na tečajih pritrjeno na trup. Mehanizem vrtenja krila je najpogosteje vijačna dvigalka s sinhronim vrtenjem, ki zagotavlja spremembo kota namestitve krila na kot večji od 90°.

Krilo je opremljeno z zavihki z več režami po celotnem razponu. Na območjih, kjer krila ne piha zračni tok iz propelerja ali kjer so hitrosti piha nizke (v osrednjem delu krila), so nameščene lamele, ki pomagajo odpraviti zastoj pri velikih vpadnih kotih. Navpični rep se relativno razlikuje velike velikosti(za povečanje smerne stabilnosti pri nizkih hitrostih leta) in je opremljen s krmilom. Stabilizator takega letala je običajno krmiljen. Namestitveni koti stabilizatorja se lahko spreminjajo v širokih mejah, kar zagotavlja prehod letala iz navpičnega vzleta v vodoravni let in nazaj. Osnova plavuti sega v zadnji repni krak, na katerem je v vodoravni ravnini nameščen repni rotor majhnega premera in spremenljivega koraka, ki zagotavlja vzdolžni nadzor v lebdenju in prehodnem načinu letenja.

Elektrarna je sestavljena iz več močnih turbopropelerskih motorjev, ki se razlikujejo majhne velikosti in nizko specifično težo reda 0,114 kg/l. pp., kar je zelo pomembno za letalo z navpičnim vzletom in pristankom katere koli konstrukcije, saj morajo imeti takšne naprave med navpičnim vzletom več potiska kot njihova teža. Potisk mora poleg premagovanja teže premagati aerodinamični upor in ustvariti pospešek, da pospeši letalo do hitrosti, pri kateri bo vzgon krila v celoti kompenziral težo letala, krmilne aerodinamične površine pa bodo dovolj učinkovite.

Resna konstrukcijska pomanjkljivost letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem s propelerji je v tem, da zagotavljanje varnosti letenja in zanesljive vodljivosti letala med navpičnim vzletanjem in v prehodnih pogojih letenja dosežemo na račun težje in kompleksnejše zasnove zaradi uporaba mehanizma za vrtenje kril in prenosa, ki sinhronizira vrtenje propelerjev.

Zapleten je tudi nadzorni sistem letala. Krmiljenje med vzletom in pristankom ter med križarjenjem po treh oseh se izvaja z uporabo običajnih aerodinamičnih krmilnih površin, vendar v načinu lebdenja. V prehodnih načinih pred in po križarjenju se uporabljajo druge metode krmiljenja.

Med navpičnim vzpenjanjem se vzdolžni nadzor izvaja s pomočjo vodoravnega repnega rotorja (s spremenljivim korakom), ki se nahaja za kobilico (slika 160, b), smerni nadzor je z diferencialnim odklonom končnih odsekov loput, ki jih piha curek od propelerjev, stransko krmiljenje pa je z diferencialnim spreminjanjem koraka zunanjih propelerjev.

V prehodnem načinu se izvede postopen prehod na nadzor z uporabo običajnih površin; V ta namen se uporablja komandni mešalnik, katerega delovanje se programira glede na kot zasuka krila. Krmilni sistem vključuje stabilizacijski mehanizem.

Izboljšanje zmogljivosti letal z navpičnim vzletanjem in pristajanjem s propelerji je trenutno mogoče zaradi dejstva, da je propeler zaprt v obročastem kanalu (kratka cev ustreznega premera). Takšen propeler razvije potisk za 15-20% več kot potisk propelerja brez "ograje". To je razloženo z dejstvom, da stene kanala preprečujejo pretok stisnjenega zraka od spodnjih površin propelerja do zgornjih, kjer se tlak zmanjša, in preprečujejo razpršitev toka iz propelerja na stranice. Poleg tega, ko se zrak vsesa s polžem nad obročastim kanalom, se ustvari območje nizkega tlaka in ker vijak vrže navzdol tok stisnjenega zraka, razlika v tlaku na zgornjem in spodnjem delu kanalski obroč povzroči nastanek dodatne dvižne sile. Na sl. 161 in prikazuje diagram letala z navpičnim vzletom in pristankom s propelerji, nameščenimi v obročastih kanalih. Letalo je zasnovano v tandemu s štirimi propelerji, ki jih poganja skupni prenos.

Krmiljenje vzdolž treh osi v križarjenju in navpičnem letu (sl. 161, b, c, d) se izvaja predvsem z različnim spreminjanjem koraka propelerjev in odklonom loput, ki se nahajajo vodoravno v curkih, ki jih vržejo propelerji za kanale.

Poudariti je treba, da letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem s propelerji zmorejo hitrosti 600-800 km/h. Doseganje višjih podzvočnih, še bolj pa nadzvočnih hitrosti letenja je mogoče le z uporabo reaktivnih motorjev.

Letalo na reaktivni pogon

Znanih je veliko izvedb letal z navpičnim vzletanjem in pristajanjem na reaktivni pogon, vendar jih lahko glede na tip pogonske enote dokaj strogo razdelimo v tri glavne skupine: letala z eno elektrarno, s sestavljeno elektrarno in z elektrarna z enotami za povečanje potiska.

Letala z eno elektrarno, v katerih isti motor ustvarja navpični in vodoravni potisk (slika 162), lahko teoretično letijo s hitrostjo, ki je nekajkrat višja od hitrosti zvoka. Resna pomanjkljivost takšnega letala je, da lahko okvara motorja pri vzletu ali pristanku povzroči katastrofo.

Letalo s kompozitno elektrarno lahko leti tudi z nadzvočno hitrostjo. Njegova elektrarna je sestavljena iz motorjev za navpično vzletanje in pristajanje (dvigovanje) ter motorjev za vodoravni let (vzdrževanje), sl. 163.

Dvižni motorji imajo navpično os, medtem ko imajo pogonski motorji vodoravno os. Odpoved enega ali dveh dvigalnih motorjev med vzletom omogoča nadaljevanje navpičnega vzleta in pristanka. TRD in DTRD se lahko uporabljajo kot pogonski motorji. Pri vzletu lahko pri ustvarjanju navpičnega potiska sodelujejo tudi pogonski motorji. Vektor potiska se odkloni bodisi z vrtenjem šob bodisi z vrtenjem motorja skupaj z gondolo.

Na letalih z reaktivnimi motorji stabilnost in vodljivost med vzletom, pristankom, lebdenjem in prehodnimi načini, ko aerodinamičnih sil ni ali so majhne, ​​zagotavljajo krmilne naprave plinsko-dinamičnega tipa. Po principu delovanja jih delimo v tri razrede: z odbiranjem stisnjenega zraka ali vročih plinov iz elektrarne, z uporabo velikosti potiska propulzorjev in z uporabo naprav za odklon. vektor potiska.

Najenostavnejše in najbolj zanesljive so krmilne naprave s stisnjenim zrakom ali odsesavanjem plina. Primer postavitve krmilne naprave s stisnjenim zrakom, vzetim iz dvižnih motorjev, je prikazan na sl. 164.

Letala, opremljena z elektrarno z enotami za povečanje potiska, imajo lahko turboventilatorske enote (slika 165) ali plinske ejektorje (slika 166), ki ustvarjajo potreben navpični potisk med vzletom. Elektrarne teh letal se lahko ustvarijo na osnovi turboreaktivnih motorjev in turboreaktivnih motorjev.

Letalska elektrarna z enotami za povečanje potiska, prikazana na sl. 165, je sestavljen iz dveh turboreaktivnih motorjev, nameščenih v trupu in ustvarjajo vodoravni potisk. Pri navpičnem vzletu in pristajanju se turboreaktivni motorji uporabljajo kot plinski generatorji za pogon vrtenja dveh turbin z ventilatorji, ki se nahajajo v krilu, in ene turbine z ventilatorjem v prednjem delu trupa. Sprednji ventilator se uporablja samo za vzdolžno krmiljenje.

Krmiljenje letala v navpičnih načinih zagotavljajo ventilatorji, v vodoravnem letu pa aerodinamična krmila. Letalo z ejektorsko elektrarno, prikazano na sl. 166, ima elektrarno dveh turboreaktivnih motorjev. Za ustvarjanje navpičnega potiska je tok plina usmerjen v ejektorsko napravo, ki se nahaja v osrednjem delu trupa. Naprava ima dva centralna zračna kanala, iz katerih se zrak usmerja v prečne kanale z režastimi šobami na koncih.

Vsak turboreaktivni motor je povezan z enim centralnim kanalom in polovico prečnih kanalov s šobami, tako da ob izklopu ali okvari enega turboreaktivnega motorja ejektorska naprava deluje naprej. Šobe izhajajo v ejektorske komore, ki so zaprte z loputami na zgornji in spodnji površini trupa. Pri delovanju ejektorske enote plini, ki tečejo iz šobe, izločajo zrak, katerega prostornina je 5,5-6-krat večja od prostornine plinov, kar je 30% več od potiska turboreaktivnega motorja.

Plini, ki tečejo iz ejektorskih komor, imajo nizko hitrost in temperaturo. To omogoča upravljanje letala z vzletno-pristajalnih stez brez posebne prevleke, poleg tega ejektorska naprava zmanjša raven hrupa turboreaktivnega motorja. Letalo se v načinu križarjenja upravlja z običajnimi aerodinamičnimi površinami, v načinu vzleta, pristajanja in prehoda pa s sistemom reaktivnih krmil, ki zagotavljajo stabilnost in vodljivost letala.

Elektrarne z vektorjem potiska imajo več zelo resnih pomanjkljivosti. Tako elektrarna s turboventilatorsko enoto zahteva velike prostornine za namestitev ventilatorjev, zaradi česar je težko ustvariti krilo s tankim profilom, ki normalno deluje v nadzvočnem toku. Ejektorska elektrarna zahteva še večje količine.

Običajno so pri takih shemah težave z namestitvijo goriva, kar omejuje doseg letala.

Pri načrtovanju letal lahko pride do zmotnega mnenja, da je treba možnost navpičnega vzleta kompenzirati z zmanjšanjem tovora, ki ga dvigne letalo. Tudi približni izračuni potrjujejo sklep, da je letalo z navpičnim vzletom z visoko hitrostjo letenja mogoče ustvariti brez bistvenih izgub tovora ali dosega, če že od samega začetka zasnove letala temelji na zahtevah navpičnega vzletanja in pristajanja. .

Na sl. 167 so prikazani rezultati analize teže letal konvencionalne izvedbe (normalni vzlet) in BDP. Primerjamo letala z enako vzletno težo, enako potovalno hitrostjo, višino, doletom in dvigovanjem enakega tovora. Iz diagrama na sl. 167 je viden, vendar ima letalo GDP (z 12 vzgonskimi motorji) elektrarno, ki je težja od običajnega letala za približno 6 % vzletne teže običajnega vzletnega letala.

Poleg tega gondole dvižnega motorja povečajo težo strukture GDP letala še za 3 % vzletne teže. Poraba goriva pri vzletu in pristanku, vključno s premikanjem po tleh, je za 1,5 % večja kot pri običajnem letalu, teža dodatne opreme na letalu GDP pa je 1 %.

To dodatno težo, ki je neizogibna za letalo z navpičnim vzletom in znaša približno 11,5% vzletne teže, je mogoče nadomestiti z zmanjšanjem teže drugih elementov njegove strukture.

Tako je pri letalu GDP krilo manjše velikosti v primerjavi z običajnim letalom. Poleg tega ni potrebe po uporabi krilne mehanizacije, kar zmanjša težo za približno 4,4 %.

Nadaljnje prihranke pri teži letala GDP lahko pričakujemo z zmanjšanjem teže podvozja in repne enote. Teža podvozja letala GDP, zasnovanega za največjo hitrost spuščanja 3 m/s, se lahko zmanjša za 2 % vzletne teže v primerjavi s konvencionalnim letalom.

Tako bilanca teže letala GDP kaže, da je strukturna teža letala GDP večja od teže konvencionalnega letala za približno 4,5 % največje vzletne teže konvencionalnega letala.

Vendar pa mora imeti konvencionalno letalo precejšnjo rezervo goriva za zadržanje letov in iskanje nadomestnega letališča v slabem vremenu. Ta rezerva goriva za navpično vzletajoče letalo se lahko bistveno zmanjša, saj ne potrebuje vzletno-pristajalne steze in lahko pristane na skoraj katerem koli mestu, katerega dimenzije so lahko nepomembne.

Iz navedenega sledi, da lahko letalo GDP, ki ima enako vzletno težo kot konvencionalno letalo, nosi enak tovor in leti z enako hitrostjo in v istem dosegu.

Uporabljena literatura: "Osnove letalstva" avtorji: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov

Prenesi povzetek: Nimate dostopa do prenosa datotek z našega strežnika.

Večnamenskost in oblikovno dovršenost združuje edinstvena letalska tehnologija - letalo z navpičnim vzletanjem in pristajanjem. Najboljši umi Rusije, Anglije in ZDA so skozi dolgoletni razvoj in njihovo nadaljnjo modernizacijo ustvarili legendarne modele na tekmovanju. Povečanje hitrosti, višine leta, tovora in bojnih lastnosti je povezano z nenehnim izboljševanjem super zmogljivega reaktivnega motorja. Zaradi tega so letala z navpičnim vzletom postala glavna osnovna enota zračnih sil svetovnih sil.

Prva vertikala

Prva eksperimentalno ustvarjena tehnika navpičnega vzletanja in pristajanja je bila razvoj leta 1954 modela 65 Air Test Vehicle. Načrtovana struktura je bila sestavljena iz razpoložljivih enot iz različnih letal - trup in navpični rep sta bila izposojena iz letala, krila iz letala Cessna Model 140A, podvozje pa iz helikopterja Bell Model 47. Do zdaj so sodobni oblikovalci presenečeni kako lahko kombinacija teh posameznih elementov da tak rezultat!

Bell je bil pripravljen do konca leta 1953. Mesec dni kasneje se je zgodil prvi lebdeči let, šest mesecev pozneje pa prvi prosti let. Toda posodobitev letala se ni ustavila, še eno leto so ga testiranja in testiranja v zraku pripeljali do zahtevane ravni.

Reaktivno, vendar ne zelo

Motorji, nameščeni na straneh trupa, so bili zasukani za 90 stopinj navzdol, s čimer so ustvarili vzgon in potisk za let. Turbopolnilnik je zagotavljal intenzivno moč neposredno samim zračnim šobam na koncih krila in repa. To je zagotovilo nadzor nad celotno konstrukcijo letala v načinu lebdenja in ohranilo to sposobnost tudi pri premikanju z nizko hitrostjo.

Toda kmalu je Bell na podlagi rezultatov testov opustil nadaljnje delo s tem projektom. Prvo letalo z navpičnim vzletom je imelo takšen potisk, da je komaj presegel lastno vzletno težo, čeprav je bil za horizontalno gibanje prevelik.

S takšnimi značilnostmi je bilo pilotu težko vzdrževati hitrost v sprejemljivih vrednostih, ne da bi presegel najvišje omejitve hitrosti za vodoravni let. Zato se je pozornost Američanov preusmerila na druga dogajanja.

Edini Jak-141 na svetu

Leta 1992 je posebej povabljene akreditirane novinarje presenetilo zanimanje vodilnih zahodnih letalskih družb za to tehnologijo. Strokovnjaki so opazili lastnosti letala, ki presegajo standardne predstave o bojnem letalu. Postalo je očitno, da bodo v dolgoletnih raziskavah, ki so potekale vzporedno v več državah, sovjetska letala zasluženo prejela dlan.

To je bil Jak-141, takrat edino nadzvočno letalo z navpičnim vzletanjem na svetu. Odlikoval se je s širokim spektrom bojnih nalog, visoko hitrostjo in edinstveno manevrsko sposobnostjo, za kar je takoj prejel svetovno priznanje.

Američani in Evropejci so svoj razvoj v tej smeri začeli v 60. letih. Na razstavi leta 1961 v Farnboroughu je le angleško podjetje lahko predstavilo vreden rezultat. Bodoči steber britanskih zračnih sil, lovec z navpičnim vzletom Harrier, je bil ne le najbolj zanimiv, ampak tudi najbolj varovan eksponat.

Angleži niso pustili nikogar, niti svojih zaveznikov Američanov. Edini, ki mu za posebne zasluge prispevek k zmagi nad Nacistična Nemčija je bila narejena izjema, zaslovel je slavni konstruktor sovjetskih lovcev A. S. Jakovljev. Ni bil le povabljen, ampak tudi predstavljen zmožnosti te tehnologije.

Vertikalna tekma svetovnih sil

Takratni razvoj v ZSSR je dosegel določene uspehe, vendar je bil še vedno bistveno slabši od Britancev. Poskusi z izumljenim turboflightom so oblikovalcem dali dragocene izkušnje, ki so postale možna montaža letalo ima dva turboreaktivna motorja. Njihove šobe so se lahko vrtele za 90 stopinj.

Tester V. Mukhin je v nebo dvignil letalo Yak-36. Toda to še ni bilo polnopravno bojno vozilo. Na demonstracijah so namesto raket obesili posebne makete. Navsezadnje letalo še ni bilo pripravljeno za pravo orožje.

Leta 1967 je Centralni komite CPSU Jakovljevo konstruktorsko ekipo zadolžil za izdelavo lahkega letala z navpičnim vzletom. Posodobljeni model, imenovan Yak-38, je povzročil skeptično reakcijo celo A. Tupoleva. Toda že leta 1974 so bila pripravljena prva 4 letala.

Po očitni premoči britanskih bombnikov Harrier na nebu v vojni za Falklandske otoke je vlada Sovjetske zveze postala očitna potreba po izboljšavi svojega Jaka-38. Zato je leta 1978 komisija Ministrstva za letalsko industrijo odobrila projekt za oblikovalski biro Yakovlev - ustvarjanje posodobljenega lovca z navpičnim vzletom Yak-141.

Edinstven motor, opremljen s popolnim krmilnim sistemom, je bil ustvarjen v Rusiji posebej za letalo z navpičnim vzletom. Prvič na svetu je bila najdena rešitev za rotacijsko šobo z naknadnim zgorevanjem - nekaj, na čemer so desetletje delali ne le sovjetski, ampak tudi tuji konstruktorji letal. To je omogočilo dokončanje cikla zemeljskih preizkusov za Yak-141 in njegovo pošiljanje na vzlet. Že s prvimi preizkusi je potrdil svoje najboljše letalne lastnosti.

To je bil eden najbolj tajnih letalskih projektov; zahodne obveščevalne službe so potrebovale 11 let, da so ugotovile, kako je videti. Večnamensko prevozno letalo Jak-141, lovec 4. generacije, je postavilo 12 svetovnih rekordov. Namenjen je pridobivanju premoči v zraku in zagotavljanju kritja pred sovražnikom. Njegov lokator vam omogoča zadeti tako zračne kot zemeljske cilje. Sposobnost doseganja največje hitrosti do 1800 km/h. Bojna obremenitev - 1000 kg. Bojni doseg - 340 km. Največja višina let - do 15 km.

politika Gorbačova

Vpliv so imele nadaljnje politike zmanjševanja izdatkov za obrambno industrijo. Da bi pokazala otoplitev zunanjih gospodarskih odnosov, je vlada močno prilagodila obseg proizvodnje letalonosilk. Zaradi pomanjkanja domačih ladij zaradi umika letalonosilk iz ruske flote po letu 1987 se je razvoj Jak-141 ustavil.

Kljub temu je bil videz Yak-141 pomemben korak v praksi načrtovanja letal. rusko letalo z navpičnim vzletanjem je postala nepogrešljiva tehnologija vojaškega letalstva, pri nadaljnjih posodobitvah lovcev pa so se znanstveniki v veliki meri opirali na rezultate dolgoletnega dela Jakovljeva.

MiG-29 (Fulcrum)

MiG-29 četrte generacije, ki ga je razvil oblikovalski biro A. Mikoyan, združuje najboljše lastnosti za vodenje zračnega boja z raketami srednjega in kratkega dosega.

Sprva je bil MiG z navpičnim vzletom zasnovan za uničenje katere koli vrste zračnih ciljev vremenske razmere. Ohranja svojo funkcionalnost tudi ob prisotnosti motenj. Opremljen z visoko učinkovitimi dvokrožnimi motorji je sposoben zadeti tudi zemeljske cilje. Zasnovan v zgodnjih 70-ih, prvi vzlet je bil izveden leta 1977.

Dokaj enostaven za uporabo. MiG-29, ki je leta 1982 vstopil v vojaško letalstvo, je postal glavni lovec ruskih letalskih sil. Poleg tega je več kot 25 držav po svetu kupilo več kot tisoč letal.

Ameriški krilati raptor

Vedno previdni, ko gre za obrambo, so se Američani izkazali tudi pri ustvarjanju močnih bojnih letal.

Poklican po imenu plenilska ptica Harrier je nastal kot večnamensko in lahko jurišno letalo za zračno podporo kopenskim silam, boj in izvidništvo. Zahvale gredo odlične lastnosti uporabljajo tudi v španski in italijanski mornarici.

Britanski VTOL Hawker Siddeley Harrier, ki je postal prvi v svojem razredu, je leta 1978 postal prototip anglo-ameriške modifikacije AV-8A Harrier. Skupno delo konstruktorjev iz obeh držav ga je izboljšalo v jurišno letalo druge generacije družine Harrier.

Leta 1975 je McDonnell Douglas zamenjal Anglijo, ki se je umaknila iz projekta zaradi nezmožnosti vodstva vzdrževati finančni proračun. Ukrepi, sprejeti za temeljito predelavo AV-8A Harrier, so omogočili pridobitev lovca AV-8B.

Izboljšan AV-8B

Na podlagi tehnologije prejšnjega modela je AV-8B pomembna nadgradnja kakovosti. Dvignili so pilotsko kabino, predelali trup, posodobili krila in na vsako krilo dodali eno dodatno točko vzmetenja. Visoko natančno orožje se odvrže neposredno ob vstopu v območje izstrelitve; verjetnost odklona je lahko do 15 m.

Model so aerodinamično še izboljšali in tako ustvarili najboljše letalo z navpičnim vzletom v ZDA. Opremljanje letala s posodobljenim motorjem Pegasus je omogočilo navpični vzlet in pristanek. AV-8B je začel služiti ameriški pehoti v začetku leta 1985.

Razvoj se je nadaljeval in poznejši modeli AV-8B(NA) in AV-8B Harrier II Plus so dodali opremo za nočne bojne operacije. Z nadaljnjimi izboljšavami je postal eden najboljših predstavnikov pete generacije letal z navpičnim vzletom - Harrier III.

Sovjetski oblikovalci so trdo delali na nalogi kratkega vzleta. Te dosežke so Američani pridobili za F-35. Sovjetske zasnove so igrale veliko vlogo pri izpopolnjevanju večnamenskega nadzvočnega udarnega F-35. Ta lovec z navpičnim vzletom je zasluženo kasneje vstopil v službo britanske in ameriške mornarice.

"Boeing". Onstran možnega

Mojstrstvo akrobatike in edinstvene zmogljivosti zdaj ne dokazujejo le bojna letala, ampak tudi potniška letala. Boeing 787 Dreamliner je širokotrupno dvomotorno reaktivno potniško letalo Boeing z navpičnim vzletom.

Boeing 787-9 je zasnovan za 300 potnikov z dosegom leta 14.000 km. Pilot Farnborougha s težo 250 ton je izvedel neverjeten podvig: dvignil je potniško letalo in izvedel navpični vzlet, ki je mogoč le lovskemu letalu. Najboljše letalske družbe so takoj ocenile njegove prednosti, naročila za njegov nakup so takoj začela prihajati iz vodilnih držav sveta. Po stanju na začetku leta 2016 je bilo prodanih 470 enot. Boeing z navpičnim vzletanjem je postal edinstvena potniška kreacija.

Zmogljivosti letal se širijo

Ruski konstruktorji uspešno delajo na civilnem projektu razvoja letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem, ki ne potrebuje vzletnih plošč. Učinkovito lahko deluje na različne vrste goriva in temelji na kopnem in vodi.

Ima široko paleto aplikacij:

• Nudenje nujne medicinske pomoči;
• zračno izvidovanje;
• izvajanje nujnih reševalnih akcij;
• uporabo s strani zasebnikov v poslovne namene.

In tudi za zasebne namene

Možni uporabniki so lahko Ministrstvo za izredne razmere in reševalne službe, Ministrstvo za notranje zadeve, zdravstvene službe in običajne gospodarske organizacije.

Nova letala z navpičnim vzletom lahko letijo na višinah do 10 km in dosežejo hitrosti do 800 km/h.

Zmogljivosti nove generacije tega letala so zasnovane za uporabo tudi v zaprtih prostorih: v mestu, v gozdu in po potrebi tudi v izrednih razmerah.

Krog, ki ga naredi propeler takšnega letala, se šteje za njegovo nosilno območje. Njegov dvig nastane z vrtenjem glavnega rotorja, ki uporablja zrak od zgoraj in ga usmerja navzdol. Posledično se nad območjem ustvari znižan pritisk, pod njim pa povečan.

Zasnovan po analogiji s helikopterjem, pravzaprav bolj napreden in prilagojen njemu različni pogoji model, je sposoben vertikalnega vzleta, pristanka in lebdenja na enem mestu.

Odboj hladne vojne

Dosežki konstruktorjev letal v tem primeru potrdil, da visoka tehnologija in letalo z navpičnim vzletom je lahko enako uporabno in zahtevano tako za vladne kot civilne namene.

V času hladne vojne so se vodilne svetovne sile zanimale za projekte izdelave bojnih letal, ki ne bi zahtevala tradicionalnih letališč. To je bilo pojasnjeno z majhno ranljivostjo takšnih objektov z razporejenimi letali za sovražnika. Poleg tega ni bilo zagotovljeno, da bo draga vzletno-pristajalna steza zaščitena. To obdobje velja za najpomembnejšo fazo v razvoju dejavnosti oblikovanja letal.

V 30 letih so zahodni in domači strategi pridno posodabljali letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem ter dosegli popolnost v lovcih pete generacije. Sprejete osnovne tehnologije pa omogočajo uporabo dolgoletnega razvoja vodilnih svetovnih oblikovalcev letal v civilne namene.

Kot veste, je bojno letalo najbolj ranljivo na tleh in med vzletom, drage vzletno-pristajalne steze pa so morda glavna odhodkovna postavka sodobnih zračnih sil in glavna tarča sovražnih letal. Letalski konstruktorji so se zato desetletja ubadali s problemom navpičnega vzleta, a so ga lahko rešili šele z obvladovanjem tehnologije krmiljenja vektorjev potiska, na podlagi katere sta nastala prva serijsko izdelana letala VTOL - britanska Harrier oz. sovjetski Jak-38. Na videz zelo podobna letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem so imela povsem različno usodo. Po dolgem razvoju in preobrazbi iz okornega "skakalca" v učinkovit bojni stroj je Harrier debitiral med Falklandskim konfliktom, sodeloval v številnih lokalnih vojnah, od Perzijskega zaliva in Afganistana do Balkana, in ostaja v službi do tega dne. Za razliko od Yak-38, ki je vzletel kasneje kot njegov zahodni kolega, vendar je bil umaknjen iz uporabe do zgodnjih devetdesetih let. Zakaj je bila njegova služba tako kratka? Zakaj ta tehnologija, ki se je zdela tako obetavna, ne more izpodriniti tradicionalnih strojev niti v nosilnih letalih? In ali imajo letala z navpičnim vzletanjem prihodnost - ali so slepa veja v razvoju letalske industrije?

Odkar je človek začel načrtovati in izdelovati letala, ki se lahko razmeroma varno in hitro gibljejo v vesolju, ga preganja ena bistvena omejitev: letalo za vzlet in pristanek potrebuje precej prostora na tleh. Večji in težji kot je leteči stroj, več ljudi in tovora lahko dvigne, več prostora je potrebno. Ker je bilo ustvarjenih vedno več sodobnih letal, so se povečale zahteve glede dolžine in kakovosti vzletno-pristajalnih stez, kar je naložilo precejšnje omejitve na območju. praktična uporaba letalstvo. Ta problem se je vojski zdel še posebej pereč - navsezadnje bi lahko bombardiranje vzletno-pristajalnih stez sovražnih letal zlahka paraliziralo dejanja lastnih letal. A človek je trmasto in iznajdljivo bitje, ki se že od samega začetka ere letal, težjih od zraka, trudi, da bi vzletela, če že ne navpično, pa s čim krajšim vzletom.

Poskusi izdelave helikopterja, izdelanega od samega začetka 20. stoletja (vključno s Igorjem Sikorskim v kijevskem obdobju njegovega delovanja), so bili sprva neuspešni - tem napravam preprosto ni bilo motorjev z dovolj visokim specifično moč, na svojo rešitev je čakala še vrsta drugih tehničnih težav. Bolj obetaven se je zdel žiroplan, ki uporablja princip avtorotacije glavnega rotorja in potisk običajnega letalskega motorja. Takšna naprava ni mogla vzleteti navpično, vendar sta se vzlet, predvsem pa kilometrina, radikalno zmanjšala. Avtožiroplani, ustvarjeni pod vodstvom Juana de la Cierve v 20. in 30. letih prejšnjega stoletja. pridobili precejšnjo popularnost, izdelovali so jih po licenci v tujih državah, vojska pa je na vso moč eksperimentirala z uporabo nove "igrače" za lastne namene. Kmalu. vendar se je izkazalo, da tudi ti stroji nikakor niso bili idealni - niso mogli vzleteti navpično ali lebdeti v zraku, nosilnost žiroplanov pa je bila zanemarljiva. In čeprav so med drugo svetovno vojno tovrstne naprave celo sodelovale v bitkah (na primer sovjetski žiroplan-spotter A-7-ZA ali nemški brezmotorni žiroplan Fa 330, uporabljen na podmornicah), je bilo to sodelovanje le občasno in nikakor ogrozil monopol letalstva .

V 40. letih se je začel hiter napredek pri gradnji helikopterjev na novi tehnični osnovi. V naslednjih desetletjih so helikopterji zasedli zelo pomembno mesto tako v vojaškem kot civilnem letalstvu. Helikopter Staz je zelo uspešen poskus ustvarjanja letala - poleg navpičnega vzletanja in pristajanja lahko lebdi v zraku. Izkazalo se je kot idealno za številne naloge, ki presegajo zmogljivosti letal. Vendar ima tudi helikopter svoje omejitve. Da, sposoben je vzletati in pristajati s platform minimalne velikosti ter leteti v skoraj poljubnih ravninah in smereh. Vendar ne leti tako hitro kot letalo, ne tako visoko in ne tako daleč. Helikopter se ne more približati hitrosti zvoka – kaj šele. da ga presežem.

Kmalu se je izkazalo, da še vedno obstaja potreba po letalu, ki bi vsaj delno združevalo lastnosti helikopterja (navpično vzletanje in pristajanje, prosto nadzorovano lebdenje) in klasičnega letala (visoka hitrost, velik strop in doseg letenja). In medtem ko so civilni operaterji lahko brez takšne naprave, je bila vojska izjemno zainteresirana za ustvarjanje bojnega letala z navpičnim vzletanjem in pristajanjem. Navsezadnje, čeprav so oboroženi helikopterji postali zelo mogočno orožje na bojišču, v ničemer niso mogli nadomestiti večnamenskih lovcev bombnikov. zračni boj, niti pri izolaciji bojnega območja. Navaden lovec, ki se je uspešno spopadel s temi nalogami, je zahteval vzletno-pristajalno stezo - vsaj v obliki krova letalonosilke.

Problem ustvarjanja bojnega letala z navpičnim vzletom se je zdel nerešljiv - kot so lahko videli na primer Američani, ko so poskušali ustvariti propelersko gnani lovec z navpičnim vzletom Convair XFY-1 Pogo, čuden stroj, ki je iz stoječega položaja na repu. Vendar pa je rešitev problema ležala v povsem drugi ravnini, pot do nje pa je odprla ideja o uporabi načeloma znanega pojava krmiljenja vektorja potiska v praksi. Kot vsak nov izum v letalstvu je bila pot do njegove uveljavitve težka, ovinkasta in, žal, velikodušno polita s krvjo testnih pilotov. Toda na koncu se je izkazalo, da je koncept krmiljenja vektorja potiska povsem izvedljiv in na njem temeljijo vse proizvodne zasnove bojnih letal z navpičnim vzletanjem in pristajanjem: britanski (kasneje ameriško-britanski) Harrier in Sovjetski Yak-38 in edina modifikacija ameriškega Lightning II, ki je bila uvedena v proizvodnjo - F-35B. Ti stroji se ne razlikujejo toliko po sami zasnovi in ​​tehničnih rešitvah, temveč po načinu pristopa k problemu in njegovemu reševanju. Oglejmo si podrobneje pojav, ki ga imenujemo krmiljenje vektorjev potiska (VTC) ali angleško okrajšava VTC (Vector Trust Control).

Nadzor vektorja potiska

Če poskušamo podati najpreprostejšo definicijo pojma, ki je vključen v naslov razdelka, dobimo nekaj takega: krmiljenje vektorja potiska je sposobnost letala, da odkloni potisk, ki ga ustvari njegova elektrarna, od vzdolžne osi letala. . Ta koncept se nanaša predvsem na letala na reaktivni pogon (ne le letala, ampak tudi rakete), lahko pa se uporabi tudi na propelerskih letalih (batnih ali turbopropelerskih - na primer MV-22 Osprey).

Z praktična točka Z vidika ima krmiljenje vektorja potiska dve glavni področji uporabe:

Povečanje zmogljivosti letala v horizontalnem letu (predvsem v smislu vodljivosti in manevriranja);
znatno zmanjšanje vzleta in prevožene kilometrine ali popolna odprava teh stopenj leta - to je navpični vzlet in pristanek.

Oblikovalski pristopi v teh dveh primerih so zelo različni. Če je v prvem odstopanje vektorja potiska od osi letala od nekaj do nekaj deset stopinj (običajno znotraj 25-35 stopinj), potem pri drugem, še posebej, če mora elektrarna zagotoviti letalu navpično pri vzletu in pristanku je treba potisk usmeriti navzdol, to pomeni, da mora biti pri horizontalno nameščenem motorju odklon vektorja potiska približno 90 stopinj (dejstvo je, da kota odklona potiska zaradi termodinamike ne sme oz. natanko 90 stopinj od vodoravnice).

Oglejmo si nekoliko podrobneje prvi primer, označen v angleški jezik kot Vectoring in Forward Flight (VIFF), to je krmiljenje vektorja potiska v horizontalnem letu. Njegov namen (v zvezi z bojnimi letali, predvsem večnamenskimi lovci) je izboljšanje manevrskih sposobnosti letala in zmanjšanje njegove radarske zaznave, kar skupaj vodi do povečanja njegove sposobnosti preživetja na bojišču. Poleg tega se bistveno zmanjša dolžina vzleta in teka. In čeprav se to morda zdi nenavadno, je odstopanje vektorja potiska za 20-30 stopinj s tehnološkega vidika veliko kasnejša in težje izvedljiva rešitev kot odstopanje v višini blizu 90 stopinj. Ta rešitev se v praksi uporablja samo v bojnih letalih najnovejših generacij, čeprav obljublja nedvomne prednosti. Usklajeno delovanje aerodinamičnih krmilnih površin s spremembo vektorja potiska bistveno poveča učinek aerodinamičnih krmilnih površin. Letalo postane sposobno ostrejših manevrov - načeloma je edina omejitev odpornost pilotovega telesa in konstrukcije letala na preobremenitve. Poleg tega letalo pri manevriranju z odklonom vektorja potiska porabi manj goriva kot pri manevriranju z uporabo samo aerodinamičnih krmilnih površin - kar pomeni, da se poveča doseg leta. Zmanjšanje dolžine vzleta in zaleta omogoča lažje delovanje s kratkih vzletno-pristajalnih stez (na primer poškodovanih med bojnimi operacijami), terenskih letališč ali letalonosilk.

Uporaba krmiljenja vektorja potiska v horizontalnem letu lahko pomembno vpliva tudi na zasnovo letalske konstrukcije. Odpira pot razvoju brezrepnih letal, ki nimajo le vodoravnega, ampak tudi navpičnega repa. Odsotnost repa zmanjša aerodinamični upor in težo ogrodja (to pomeni, da se poraba goriva spet zmanjša in doseg leta poveča). Poleg tega se učinkovito območje razpršitve letala zmanjša, kar mu daje značilnosti "stele".

Krmiljenje vektorja potiska ima tudi svoje pomanjkljivosti, ki jih ne smemo pozabiti, vsaj, na trenutni stopnji razvoja letalske tehnologije. Najpomembnejši med njimi vključujejo kompleksna zasnova in precej veliko maso naprav za krmiljenje vektorja potiska.

Na trenutni stopnji razvoja zasnove bojnih letal je prednostna naloga uporaba krmiljenja vektorja potiska, da se zagotovi navpični vzlet in pristanek ali bistveno zmanjša vzletni zalet (letalo s krmiljenjem vektorja potiska morda nima zmožnosti vzleteti navpično ali lahko vzleteti navpično le do določene vzletne teže), pri tem pa ohraniti možnost navpičnega pristanka. Prav te značilnosti se izvajajo v Harrierju in Yak-38.

Torej, vrnimo se k "vertikalam". Uporaba krmiljenja vektorja potiska v takih letalih je namenjena bistveno spremembi vzleta in pristanka letala. Ti dve fazi letenja bistveno skrajša v primerjavi z letali s klasičnimi agregati (reaktivni ali propelerski). V fazi vzleta gre najprej za vzletni zalet, to je, preprosto povedano, pot, ki jo mora letalo prehoditi do trenutka, ko njegova krila ustvarijo zadostno nosilno silo, ki lahko dvigne letalo z višine. tla in ga dvigne v zrak. V fazi pristajanja govorimo o kilometrini, torej o razdalji, ki jo letalo prevozi od trenutka, ko se njegova kolesa dotaknejo tal, do ustavitve. Vzlet in kilometrina določata zahteve ne le po dolžini, ampak tudi po kakovosti vzletno-pristajalne steze - navsezadnje, če se letalo premika z veliko hitrostjo po dovolj dolgi, a neravni ali poškodovani stezi, potem tvega resne škode in celo trka.

Če je letalo opremljeno z napravami za krmiljenje vektorja potiska v precej širokem razponu, bosta vzlet in pristanek videti popolnoma drugače. Takšna letala so glede na njihove zmogljivosti razdeljena v več skupin:

VTOL (Vertical Take off and Landing) - zrakoplov z možnostjo navpičnega vzleta in pristanka (VTOL);
STOL (Short Take off and Landing) - letalo s kratkim vzletom in pristankom (STOL);
VSTOL (Vertical Short Take off and Landing) - zrakoplov, ki lahko izvaja tako vertikalni kot kratki vzlet in pristanek (VSTOL);
STOVL (Short Take off and Vertical Landing) - letalo, katerega moč elektrarne ne omogoča navpičnega vzleta, omogoča pa navpično pristajanje (po zmanjšanju teže z izrabo goriva in ponastavitvijo zunanjega vzmetenja).

Že prve študije stabilnosti vozila z navpičnim vzletom so pokazale, da mora pri vzletu in pristanku vektor nosilne sile potekati skozi težišče letala, njegova vrednost pa mora biti vsaj 20 % večja od kot je masa letala.