IN kaasaegne maailmÜha rohkem on mis tahes omaduste ja võimsusega lennukeid. Insenerid kõikjal püüavad lahendada seda tüüpi transpordiga seotud peamisi probleeme: vähendada kütusekulu, suurendada sõiduulatust, lihtsustada õhkutõusmist ja maandumist, kuid ilma ruumi ja sisepinda ohverdamata.
Võib-olla on kõik harjunud nägema rajal kiirendavat lennukit - see on keeruline ülesanne ja piloodid ise ütlevad, et lennu kui terviku edu sõltub suuresti õhkutõusmisest ja maandumisest. Kuid kas poleks loogilisem ette kujutada, kuidas seda protseduuri lihtsustataks, kui lennuk lihtsalt vertikaalselt üles tõuseks? Laiemas diskussioonis pole aga selliseid võimalusi kuskil eriti näha. Kas vertikaalselt startiv lennuk on müüt, reaalsus või ehk kaugeleulatuvad plaanid, mille taga peitub lennunduse tulevik? Tasub seda üksikasjalikumalt uurida.
Lühikese stardi ja vertikaalmaandumisega hävitaja STOVL F-35B
Esiteks peate teadma, et vertikaalselt õhkutõusv ja maanduv lennuk on tõesti olemas. Esimesed mudelid hakkasid ilmuma samaaegselt reaktiivlennunduse arenguga ja sellest ajast saati on nad kummitanud insenere üle kogu maailma. Ajaliselt langeb see kokku eelmise sajandi teise poolega. Neil oli väga kõnekas nimi - " turbotuled" Kuna sel ajal oli sõjatehnika arengu buum, nõuti inseneridelt seadet, mis tõstaks õhku minimaalse pingutusega või isegi vertikaalasendist. Sellised lennukid ei vaja lennurada, mis tähendab, et nad saavad õhku tõusta kõikjalt ja mis tahes tingimustes, isegi laeva mastist.
Kõik need projektid langesid kokku teiste, mitte vähem oluliste, kosmoseuuringutega seotud projektidega. Üldine sümbioos võimaldas meil kahekordistada oma jõupingutusi ja ammutada ideid ruumikujundusest. Selle tulemusena lasti 1955. aastal välja esimene vertikaalne seade. Võib öelda, et see oli üks kummalisemaid ehitisi tehnikaajaloos. Lennukil polnud tiibu ega saba – ainult mootor (turboreaktiivmootor), pirnikujuline kabiin ja kütusevannid. Mootor tehti põhjas. Esile võib tuua järgmised esimese turbovalgusti omadused:
- Tõstmine mootorist väljuva joa tõttu.
- Juhtimine gaasitüüride kaudu.
- Esimese seadme kaal on veidi üle 2000 kilogrammi.
- Veojõud – 2800 kilogrammi.
Kuna sellist lennukit ei saanud nimetada ei stabiilseks ega juhitavaks, olid esimesed katsetused täis suurt ohtu elule. Vaatamata sellele toimus Tushinos seadme demonstratsioon ja see õnnestus. See kõik andis aluse edasistele uuringutele selles valdkonnas, kuigi lennuk ise polnud kaugeltki ideaalne. Kuid see teave aitas luua uue projekti. See oli esimene Venemaa vertikaalset õhku tõusev lennuk nimega Jak-38.
Vertikaalsete lennukite loomise ajalugu Venemaal ja teistes riikides
Paljud insenerid ja disainerid väidavad endiselt, et turboreaktiivmootorid, mida hakati aktiivselt kasutama ja täiustama 50ndatel, võimaldasid teha palju avastusi, mida kasutatakse siiani. Üks neist on aktiivne testimine. vertikaalsed seadmed. Erilise panuse andis selle piirkonna areng, õigemini, reaktiivsed seadmed, riikides, mida sel ajal peeti arenenuteks. Kuna reaktiivlennukitel oli maandumisel ja õhkutõusmisel tohutu kiirus, kasutati nende jaoks vastavalt väga pikki, suuri ja kvaliteetseid lennuradasid. Ja see tähendab lisakulutusi, uute lennuväljade varustamist, ebamugavusi sõja aeg. Vertikaalne lennuk võiks kõik need probleemid lahendada.
50ndatel loodi erinevaid näidiseid. Kuid need olid kujundatud ühes või kahes versioonis, mitte rohkem, sest ikkagi ei olnud võimalik neid täielikult luua sobivad valikud. Ju nad õhku tõustes kukkusid. Vaatamata ebaõnnestumistele pidas NATO komisjon 60ndatel seda suunda ülimalt perspektiivikaks prioriteediks. Võistlusi üritati luua, kuid iga riik keskendus oma arengutele. Niisiis nägid valgust järgmised seadmed üle kogu maailma:
- "Miraaž" III V;
- Saksamaa VJ-101C;
- XFV-12A.
NSV Liidus sai selliseks turbovalgustiks Yak-36 ja siis 38. Selle väljatöötamine algas samadel aastatel ja katsetamiseks loodi spetsiaalne paviljon. 6 aasta pärast toimus esimene lend. See tähendab, et lennuk tõusis vertikaalselt õhku, võttis horisontaalasendi ja maandus seejärel vertikaalselt. Kuna katsetused olid edukad, loodi 38. mudel ja seejärel tutvustas Venemaa üheksakümnendatel vertikaalset õhkutõusvaid lennukeid Yak-141 ja 201.
"Miraaž" III V
Lennuk Saksamaa VJ-101C
Lennuk XFV-12A
Disaini omadused
Selliste seadmete kere võib asuda vertikaalselt või horisontaalselt. Kuid mõlemal juhul on reaktiivmudelid ja propelleriga. Üsna võimas vertikaalse kerega lennuk, mis kasutab peamootori tõukejõudu. Teine võimalus on ringtiivad, mis annavad ka tõusul ja lennul häid tulemusi.
Kui me räägime üksikasjalikumalt horisontaalsest kerest, siis teevad nad sageli pöörlevaid tiibu. Teine variatsioon on see, kui propellerid asuvad tiibade otsas. Võib olla ka pöörlevat tüüpi mootor. Inglismaal töötasid nad aktiivselt ka sarnaste seadmete kallal. Nad töötasid aktiivselt välja uuendusliku projekti, mida rakendati kahe mootoriga, mille tõukejõud oli 1800 kilogrammi. Lõpuks ei päästnud seegi lennukit õnnetusest.
Nüüd töötatakse kogu maailmas mitte sõjalise, vaid tsiviilotstarbelise vertikaalse õhusõiduki väljatöötamiseks. Teoreetiliselt on need suurepärased väljavaated, sest siis saavad lennukid hõlpsalt lennata ka väikestesse linnadesse, kus pole suuri ja kalleid lennukeid, ning õhkutõus ja maandumine on palju lihtsam. Kuid tegelikult on sellel tehnoloogial ja ideel palju puudusi.
Miks ei ole vertikaalsed lennukid veel laialdast kasutust leidnud?
Kahjuks ei saa kõik arendused, isegi kui need olid heade tulemustega, usaldusväärsusega kiidelda. Propelleri labad, mis aitavad vertikaalset õhkutõusmist sooritada, on oma suuruse poolest silmatorkavad. Koos võimsate mootoritega tekitavad need kujuteldamatut müra. Samuti on disaini seisukohast vaja vältida võimalikke takistusi nende teel ja vältida erinevate objektide sissepääsu.
Kuidas ka ei vaataks, kiiruspiirangut on võimatu eemaldada. Asi on selles, et füüsikaseaduste kohaselt ei saa selline lennuk liikuda nii kiiresti kui tänapäevased. Ja kui sõjaväesõidukid võivad nende puhul saavutada fantastilise kiiruse 1000 kilomeetrit tunnis, siis tsiviillennunduse massi ja mõõtmete suurenemisega langeb see näitaja 700 kilomeetrini tunnis ja alla selle.
Kokkupuutel
Paigutusskeemi järgi
Vastavalt kere asukohale õhkutõusmisel ja maandumisel.
- Vertikaalne asend (nn tailsitter):
- propelleritega (näide: Convair XFY Pogo, Lockheed XFV);
- reaktiivne;
- põhirelva tõukejõu otsese kasutamisega reaktiivmootor(näide - X-13 Vertijet);
- rõngastatud tiivaga (coleopterus);
- Horisontaalne asend:
- kruvidega;
- pöörleva tiiva ja propelleritega (XC-142);
- pöörlevate tiivaotstega propellerite/ventilaatoritega (V-22 Osprey, Bell X-22);
- koos joa kõrvalekaldumisega propelleritelt;
- reaktiivne;
- pöörlevate mootoritega (Bell D-188);
- säilitusreaktiivmootori (Hawker Siddeley Harrier) gaasijoa kõrvalekaldumisega;
- tõstemootoritega (Dassault Mirage IIIV);
- kruvidega;
VTOL-i lennukite loomise ja arendamise ajalugu
GDP lennukite arendamine algas esmakordselt 1950. aastatel, mil saavutati turboreaktiivmootorite ja turbopropellermootorite ehituse vastav tehniline tase, mis äratas seda tüüpi lennukite vastu laialdast huvi nii potentsiaalsetes militaarkasutajates kui ka projekteerimisbüroodes. VTOL-i lennukite arendamise oluliseks tõukejõuks oli laialdane kasutamine õhuväes erinevaid riike suure stardi- ja maandumiskiirusega kiired reaktiivhävitajad. Sellised lahingulennukid nõudsid pikki ja kõva kattega maandumisradasid: oli ilmne, et suuremahuliste sõjaliste operatsioonide korral lülitab vaenlane kiiresti välja olulise osa nendest lennuväljadest, eriti rindel olevatest. Seega tundsid sõjalised kliendid huvi lennukite vastu, mis suudaksid tõusta ja maanduda vertikaalselt mis tahes väikesel platvormil, st praktiliselt sõltumatult lennuväljadest. Suuresti tänu maailma juhtivate suurriikide armee ja mereväe esindajate sellisele huvile loodi kümneid eksperimentaallennukeid. erinevad süsteemid. Enamus konstruktsioone valmistati 1-2 eksemplaris, mis reeglina juba esimeste katsetuste käigus avariidesse sattusid ning nende kohta rohkem uuringuid ei tehtud. 1961. aasta juunis püstitatud ja maanduva hävitaja-pommitaja nõuded välja kuulutanud NATO tehniline komisjon andis sellega tõuke ülehelikiirusega lennukite arendamisele lääneriikides. Eeldati, et 1960.–70. aastatel vajaksid NATO riigid neid lennukiid umbes 5 tuhat, millest esimene läheks teenistusse 1967. aastal. Nii suure hulga toodete prognoos põhjustas kuue SKT lennukiprojekti tekkimise:
- P.1150 Inglise firma "Hawker-Siddley" ja Lääne-Saksamaa "Focke-Wulf";
- VJ-101 Lääne-Saksa Lõuna Ühendus “EWR-Süd” (“Belkow”, “Heinkel”, “Messerschmitt”);
- D-24 Hollandi firma Fokker ja Ameerika Vabariik;
- G-95 Itaalia firma"Fiat";
- Mirage III V Prantsuse firma "Dassault";
- F-104G versioonis Ameerika firma Lockheed koos Inglise firmadega Short ja Rolls-Royce.
Pärast kõigi projektide heakskiitmist pidi toimuma konkurss, kus kõigi pakutud hulgast tuli teha valik parim projekt masstootmisse käivitada, aga juba enne projektide konkursile esitamist sai selgeks, et seda ei toimu. Selgus, et igal osariigil on oma tulevase lennuki kontseptsioon, mis erineb teistest ja ei nõustu ühe ettevõtte või kontserni monopoliga. Näiteks Briti sõjaväelased ei toetanud nende ettevõtteid, vaid Prantsuse projekt, Saksamaa toetas Lockheedi projekti ja nii edasi. Viimaseks õlekõrreks sai aga Prantsusmaa, kes teatas, et hoolimata konkursi tulemustest töötavad nad oma Mirage III V lennukiprojekti kallal.
Poliitilised, tehnilised ja taktikalised probleemid mõjutasid NATO komisjoni kontseptsiooni muutumist, mis kujundas uusi nõudeid. Algas mitmeotstarbeliste lennukite loomine. Sellises olukorras jõudis esitatud projektidest vaid kaks eelprojekt: Mirage III V lennukid, mida rahastab Prantsusmaa valitsus, ja VJ-101C lennukid, mida rahastab Lääne-Saksamaa tööstus. Neid lennukeid toodeti vastavalt 3 ja 2 eksemplari ning neid testiti (neist 4 hukkus õnnetustes) kuni 1966. ja 1971. aastani. 1971. aastal alustati USA mereväe lennuväejuhatuse korraldusel lääneriikides kolmanda ülehelikiirusega lennuki – Ameerika XFV-12A – kallal.
Selle tulemusena võeti aktiivselt ja edukalt kasutusele vaid loodud ja toodetud Sea-Harrier VTOL lennukid, sh. Falklandi sõja ajal. VTOL-i lennukite kaasaegne arendus on Ameerika F-35, viienda põlvkonna hävitaja. F-35 kui VTOL-lennuki arendamisel rakendas Lockhead Martin mitmeid Yak-141-s rakendatud tehnoloogilisi lahendusi.
VTOL programm NSV Liidus ja Venemaal
Oluliseks osutusid aga ka VTOL-i lennukite puudused. Seda tüüpi õhusõidukite juhtimine on piloodile väga keeruline ja nõuab kõrgeimat kvalifikatsiooni pilooditehnikas. See mõjutab eriti lendu hõljumise ja ülemineku režiimides – üleminekuhetkedel hõljumiselt horisontaallennule ja tagasi. Tegelikult peab VTOL-joa piloot tõstejõu ja vastavalt ka masina raskuse üle kandma tiivalt vertikaalsetele tõukejõu gaasijugadele või vastupidi.
See funktsioon piloottehnoloogia paneb keerulised ülesanded VTOL-i piloodi ees. Lisaks on hõljumis- ja üleminekurežiimil VTOL-lennukid üldiselt ebastabiilsed ja külglibisevad, suurimaks ohuks on neil hetkedel võimalik tõstemootorite rike. Selline rike põhjustas sageli õnnetusi seeria- ja eksperimentaalsetes VTOL-lennukites. Puuduste hulka kuuluvad ka VTOL-i lennukite oluliselt väiksem kandevõime ja lennuulatus võrreldes tavalennukitega, kõrge kütusekulu vertikaalsetel lennurežiimidel, VTOL-lennukite disaini üldine keerukus ja kõrge hind ning lennuraja pindade hävitamine kuuma gaasimootori heitgaaside tõttu.
Need tegurid, aga ka naftahindade (ja vastavalt ka lennukikütuse) järsk tõus maailmaturul 20. sajandi 70ndatel viisid reisijate- ja transpordireaktiivlennukite VTOL-lennukite arengu praktilise peatumiseni.
Paljudest kavandatud VTOL-i reaktiivtranspordiprojektidest oli ainult üks praktiliselt valmis ja testitud [ ] Dornier Do 31 lennukid, kuid seda lennukit ei toodetud masstoodanguna. Kõige eelneva põhjal on reaktiivlennukite VTOL-lennukite laialdase arendamise ja massilise kasutamise väljavaated väga kahtlased. Samas on kaasaegne disain kalduvus traditsioonilisest eemalduda reaktiivahel propelleriga juhitava rühmaga (tavaliselt kallutatavate) VTOL-i lennukite kasuks: selliste masinate hulka kuulub praegu masstoodanguna toodetav Bell V-22 Osprey, mida arendatakse selle alusel.
Kaasaegse sõjalennunduse “Achilleuse kand” on lennuväljad. Isegi mitte niivõrd neid, kuivõrd lennuradasid. Viimase põlvkonna kõige keerukamad lahingulennukid muutuvad kasutuks, kui vaenlane selle hävitab. Igal kaasaegsel armeel on sellise operatsiooni läbiviimiseks tosin vahendit. Ülaltoodu on eriti asjakohane eesliinilennunduse jaoks.
Kuid sellele probleemile on väga lihtne lahendus: veenduge, et lennuk ei vaja üldse lennurada. See on umbes vertikaalse stardi ja maandumise (VTOL) lennukite kohta, mis on võimelised lendama taevasse sõna otseses mõttes pisikesest kohast.
Disainerid on sellise lennuki loomisele mõelnud juba pikka aega, VTOL-i lennukiprojektide arendamine algas vahetult pärast lennuajastu algust. Aga tehnilised võimalused ei lubanud inseneridel oma unistusi ellu viia.
Nõukogude esimene vertikaalselt õhku tõusev ja maanduv lennuk oli Yak-36, mis tõusis õhku 1966. aastal. Selle projekti jätk oli seeria Yak-38.
VTOL-i arendused olid Ühendkuningriigis edukamad. Juba 1960. aastal lõi ettevõte Hawker lennuki prototüübi, mis suutis vertikaalselt õhku tõusta. Selle projekti edu üks peamisi komponente oli Rolls-Royce'i poolt ainulaadse mootori loomine, mis suudab arendada 3600 kilogrammi tõukejõudu nelja pöörleva düüsi külge, mis tagas auto õhkutõusmise. 1969. aastal võeti kuninglike õhujõudude poolt kasutusele Hawker Siddeley Harrier GR.1 VTOL lennukid. Tänaseks on Harrier juba mitu põlvkonda lahingulennukeid, mis on teenistuses mitmete riikidega (sh Inglismaa ja USA), mis on osalenud lahingutegevuses ja millel on kõrged jõudlusomadused.
NSV Liidus on vertikaalselt õhkutõusvate ja maanduvate lennukite saatus tihedalt seotud programmi (projektid 1143) väljatöötamisega lennukit kandvate ristlejate - laevade, millel oli nii raketi- kui ka lennurelvi - ehitamiseks.
70ndate keskel hakati välja töötama vedajal põhinevat VTOL-hävitajat, mis suudab kaitsta laeva vaenlase õhurünnakute eest. NSV Liidus "vertikaalsete süsteemide" loomise kogemus oli ainult Jakovlevi disainibüroos ja seda kogemust ei saa nimetada liiga positiivseks.
NSVL mereväe poolt vastu võetud Yak-38-l oli väga madal tõukejõu ja kaalu suhe ning see oli varustatud kolme mootoriga korraga. Disainerid pidid muutma auto võimalikult kergeks, eemaldasid isegi pardaradari. Mootorid ei tahtnud sünkroonselt töötada, lõunapoolsetel laiuskraadidel nad lihtsalt ei käivitunud. Lennuk sai kanda vaid väikesekaliibrilisi pomme ja juhitamata rakette, mis vähendas selle lahinguväärtuse peaaegu nullini. Nende lennukitega juhtus pidevalt katastroofe.
Lisaks oli Yak-38 stardimassi vähendamiseks sunnitud võtma piiratud koguse kütust, mis vähendas oluliselt selle ulatust.
Uue VTOL-lennuki Yak-141 loomise projekt lennukipargi vajadusteks algas 1975. aastal. Riigikatsed määrati 1982. aastaks. Uus lennuk loodi ülehelikiirusega hävitajana, algselt plaaniti see varustada ühe mootoriga, kuid hiljem eelistati kombineeritud jõujaamaga lennukit.
Lennuk Yak-141 pidi teenistusse asuma Bakuu, Uljanovski, Riia ja Thbilisi lennukiristlejatega (TAKR). Samuti plaaniti pärast nende laevade moderniseerimist varustada Minski ja Kiievi lennukikandjad uue hävitajaga. Jak-141 pidi asendama vananenud ja ebaõnnestunud Yak-38.
Elektrijaam koosnes kolmest mootorist: kaks tõstvat RD-41 ja üks tõstev ja toetav R-79. Elektrijaama tööd juhiti elektrooniliselt, see võis pakkuda Yak-141-le vertikaalset või lühikest õhkutõusmist laeva tekilt.
1980. aastal muutis sõjavägi veidi tulevaste lennukite nõudeid: see peaks olema mitmeotstarbeline - mitte ainult õhusihtmärkide hävitamiseks, vaid ka vaenlase laevade ja maapealsete sihtmärkide hävitamiseks. See tähendab, et täita ründelennuki funktsioone.
Mootorite probleemide tõttu lükati Yak-141 katseid pidevalt edasi. Need said alguse alles 1987. aastal ja 1990. aastaks oli ehitatud neli hävitaja prototüüpi. Täielikud stardi ja maandumise katsetused laeva tekil toimusid 1991. aasta septembris. Testimisperioodil püstitati 12 kiiruse ja kandevõime maailmarekordit. Katsetamise ajal kukkus üks lennukitest alla. Piloot väljus, kuid lennukit ei õnnestunud taastada. Õnnetuse põhjuseks oli piloodi viga.
Sellest lennukist ei saanud mitte ainult oluline etapp kodumaise lennukitööstuse arengus, vaid ka maailma lennunduse ajaloo maamärk – esimene vertikaalselt õhkutõusv ja maanduv lennuk, mis purustas helibarjääri. Tuleb märkida, et Yak-141 on võimeline täis lahingukoormusega vertikaalselt õhku tõusma.
Sellel lennukil oli väga õnnetu, see ilmus just sel hetkel, kui hiiglaslik riik elas juba oma viimaseid kuid ja majandus langes kuristikku. Omades kibedaid kogemusi Jak-38 käitamisel, suhtusid sõjaväelased vertikaalsete lennukite suhtes väga umbusaldavalt. Selle paljutõotava projekti kuulsusetu lõpu puhul ei mänginud vähimat rolli Yak-141 õnnetus katsetamise ajal. 1992. aastal polnud raha selle väga paljutõotava lennuki kallal töö jätkamiseks.
Jakovlevi disainibüroo koostas projektid veel kahele VTOL-i lennukile: Yak-43 ja Yak-201, kuid need jäid paberile. Arendajad püüdsid pakkuda uus auto välisostjaid, aga tellimusi polnud. Lühike koostöö ameeriklastega (Lockheed Martin) tehti, aga ka see lõppes asjata.
2003. aastal suleti hävitajate projekt Yak-141 ametlikult.
Kirjeldus
Yak-141 on kõrge tiivaga lennuk, see on valmistatud tavalise aerodünaamilise konstruktsiooni järgi ja varustatud kombineeritud elektrijaamaga. 26% lennuki kerest on valmistatud komposiitmaterjalid, osa elemente on valmistatud kuumakindlatest titaanipõhistest sulamitest. Kere kasutab aktiivselt alumiiniumi-liitiumi sulameid, mis on kaalult kergemad.
Lennuki kere on poolmonokokk tüüpi ristkülikukujuline ristlõige. Tõste- ja tõukemootor asub selle tagaosas ja veel kaks tõstemootorit asuvad vööris, otse piloodikabiini taga. Kere esiosa on terava kujuga.
Tiivad on trapetsikujulised, kõrge asetusega, sirge pühkimise ja juure longu. Tiib on konstrueeritud selliselt, et lennuk suudab saavutada ülehelikiirust, pidada manööverdatavat õhulahingut ja pikki ristllende.
Sabaüksus on kahepoolse uimega ning koosneb tüüridest ja kõikehõlmavatest stabilisaatoritest. See on kinnitatud kahe kaugtala külge, mille vahel on tõstejõumootori otsik.
Õhuvõtuavad on ristkülikukujulised ja asuvad vahetult kokpiti taga. Õhuvoolu reguleerimine toimub horisontaalse kiilu abil.
Telik on kolme jalaga ja talub lennuki kukkumist viie meetri kõrguselt.
Jaak-141 elektrijaam sisaldab kahte tõstemootor(PD) RD-41 ja üks sustainer-lift (PMD) R-79. Samuti kasutatakse vertikaalse stardi manöövrite ajal reaktiivroole, mille jõuallikaks on tõste-tõukemootor. Oma disainilt on Yak-141 lähedane kaasaegsele Ameerika VTOL lennukile F-35B, mis on samuti varustatud kombineeritud elektrijaamaga.
Tõstemootorid RD-41 asuvad lennuki ees, spetsiaalses sektsioonis, vahetult piloodikabiini taga. Horisontaalse lennu ajal või parkimisel suletakse mootorid ülevalt ja alt spetsiaalsete klappidega. Tõusu või maandumise ajal need avanevad, andes mootoritele õhku ja avades düüsid. Mootorid on paigaldatud vertikaali suhtes 10° nurga all, düüsid võivad kalduda vertikaalselt mootori teljest ±12,5°. RD-41 on üheahelaline ühevõlliline turboreaktiivmootor, mis võib töötada kiirustel, mis ei ületa 550 km/h.
R79V-300 tõstejõumootor on järelpõleti ja muutuva tõukejõu vektoriga möödaviigu turboreaktiivmootor. See asub lennuki kere tagaosas. Selle mootori rootorid pöörlevad sisse erinevad küljed, kompressoreid iseloomustab suurenenud gaasidünaamiline stabiilsus; põlemiskambris on ainulaadsed keerispõletid. Mootori otsik on pööratav, reguleeritava ristlõikepindalaga, see võib tõukejõu vektorit 95° võrra kõrvale kalduda. R79V-300 maksimaalne tõukejõud järelpõletis on 15 500 kgf.
Yak-141 suudab õhku tõusta kolmega erinevatel viisidel: vertikaalne, lühikese tõusu ja libisemisega (ülilühike start). Vertikaalse stardi ajal kaldub peamootori otsik maksimaalse nurga alla, lühikese stardijooksu ja libisemisega õhkutõusmisel on see 65°. Libisemisega õhkutõusmisel on stardipikkuseks kuus meetrit.
Kui teil on küsimusi, jätke need artikli all olevatesse kommentaaridesse. Meie või meie külastajad vastavad neile hea meelega
Eksperimentaalse vertikaalse õhkutõusmise ja maandumise reaktiivlennuki X-13 "Vertijet" lõi USA õhujõudude jaoks Ryan Aeronautical 1950. aastate keskel. Ehitati kaks lennukit.
Esimene vertikaalse õhkutõusmise ja maandumisega (VTOL) lennuk X-13 "Vertijet" ehitati 1955. aastal ja alustas maapealseid katsetusi USA õhujõudude baasis, kus ta sooritas mitmeid lende, kasutades abitelikuid, et võimaldada tavalist lendu. õhkutõus ja maandumine. Maapealne testimine hõlmas 15 tundi katsestendil katsetamist vertikaalasendis ja 10 tundi horisontaalasendis.
VTOL X-13 "Vertijet" esimene hõljuv lend tehti 1956. aasta alguses ja esimene lend vertikaalselt õhkutõusult horisontaallennule ja seejärel vertikaalmaandumisele üleminekuga 1956. aasta novembris.
1956. aastal ehitas Ryan teise eksperimentaalse vertikaalse stardilennuki X-13, millel oli tavaline kolmerattaline telik, mis startis jooksva stardiga, läks hõljuklennule ja sooritas seejärel veereva maandumise. Lennuki X-13 Vertijet testimise käigus puutus Ryan kokku mitmete uute probleemidega, millest üks oli vajadus ületada mootori pöörlevate masside güroskoopiline efekt ja güroskoopiline pretsessioon, mis mõjutas suuna- ja pikisuunalist juhtimist, mis nõudis X-13 automaatse stabiliseerimise süsteemi väljatöötamine. Teiseks probleemiks oli delta tiiva voolu seiskumine üle 30° lööginurga all mööduvates tingimustes, mis põhjustas lennuki liikumise ebastabiilsust.
Lennuk X-13 "Vertijet" on deltatiiva ja ühe turboreaktiivmootoriga sabata ning sellel puudub tavapärane telik.
Kere on veidi piklik, kokpit asub ninas. Üleminekul vertikaalselt õhkutõusmiselt horisontaallennule ja tagasi, võib piloodiiste kallutada ettepoole 70°. Nähtavuse parandamiseks, eriti vertikaalsel õhkutõusul ja maandumisel, oli varikatus suur ala klaasid ja salongi paigaldati tahavaatepeegel nagu autole.
Tiib on kolmnurkne, kõrgele kinnitatud, madala kuvasuhtega, ulatusega 6,4 m ja piki esiserva umbes 60°. Tiiva pindala - 17 m2, tiivakoormus 215 kg/m2. Tiival on aileronid, tiiva otstesse on paigaldatud väikesed vertikaalsed seibid.
Lennuki X-13 "Vertijet" disainifunktsiooniks on teliku puudumine. Lennuki õhkutõusmiseks ja maandumiseks kasutatakse sellele paigaldatud rambiga käru, viimast saab tõsta hüdrojõusilindrite abil ja võtta vertikaalasendi. Lennuki stardiks ettevalmistamisel lastakse kaldtee alla, lennuk asetatakse sellele ja seejärel tõstetakse. Lennuki kere ninas on konks, mis haakub rambil oleva pukseerimistrossi külge. Lisaks on katselennukitel kere keskosale paigaldatud kaldteele toetuvad abisõrestiku tugipostid. Kui kaldtee tõuseb vertikaalasendisse, ripub lennuk konksu otsas nagu nahkhiir.
Vertikaalsel õhkutõusmisel rambilt, mille külge lennuk on konksul riputatud, suurendab piloot mootori tõukejõudu, lennuk liigub üles, konks eraldub kaabli küljest ja lennuk tõuseb vertikaalselt ning läheb seejärel järk-järgult horisontaallennule.
Enne maandumist liigutab piloot lennuki horisontaalasendist vertikaalasendisse, milles lennukit toetab mootori tõukejõud. Tõukejõu vähenemisel lennuk laskub alla, seejärel juhib mootori tõukejõudu ning gaasi- ja reaktiivroole, piloot viib lennuki kaldteele, kuni konks kaablist kinni haarab. Pärast seda langetatakse kaldtee koos lennukiga horisontaalasendisse.
Selleks, et piloot saaks sellele lähenedes täpselt määrata kaldtee kauguse, paigaldati kaldteele horisontaalasendis mõõtevarras, millele oli märgitud vaheseinad. Lisaks on rambi peal platvorm, millel on piloodile käemärke andev operaator.
Ryani sõnul annab selline vertikaalselt õhkutõusvate lennukite õhkutõusmise ja maandumise meetod mitmeid eeliseid, võimaldades oluliselt lihtsustada lennuki konstruktsiooni, välistades vajaduse tavapärase teliku järele ning säästes lennuki kaalult. struktuur. Kaldteekäru saab kasutada ka lennuki transportimiseks lahingupiirkondadesse ja hoolduseks.
Lennuki X-13 "Vertijet" jõujaam koosneb ühest tagumisse kere paigaldatud Rolls-Royce Avon R.A.28 turboreaktiivmootorist, õhk siseneb mootorisse külgmiste õhuvõtuavade kaudu. Mootori tõukejõud on 4540 kgf, mis lennuki stardimassiga 3630 kg võimaldab tõukejõu ja kaalu suhteks 1,25.
Tasalennul juhitakse lennukit eleronide ja rooli abil. Vertikaalsetes režiimides juhitakse lennukit gaasitüüride ja reaktiivjuhtimissüsteemi abil: tiiva otstes asuvad reaktiivdüüsid, mille külge suruõhk, võetud turboreaktiivmootori kompressorist.
Mõlemad VTOL-i lennukid läbisid edukalt lennutestid, mis lõppesid lennuintsidentideta 1958. aastal, kui õhuvägi katkestas lennuki X-13 "Vertijet" arendamise, eelistades horisontaalse kereasendiga VTOL-i lennukeid. Kahe eksperimentaalse VTOL X-13 lennuki väljatöötamise, ehitamise ja katsetamise kogumaksumus ületas 7 miljonit dollarit. Sellegipoolest on USA õhujõud ja merevägi korduvalt pöördunud tagasi vertikaalse kereasendiga VTOL-i konstruktsiooni juurde, tehes ettepaneku kasutada seda lennukikandjapõhiseks pöördkaldteedelt õhkutõusvad kergete lennukikandjate hävitajad .
VTOL X-13 "Vertijet" lennuomadused
Meeskond, inimesed: 1;
Pikkus, m: 7,14;
Tiibade siruulatus, m: 6,40;
Kõrgus, m: 4,62;
Tühimass, kg: 2424;
Maksimaalne stardimass, kg: 3272;
Jõuallikas: 1 x Rolls-Royce Avoni turboreaktiivmootor, stardi tõukejõud 4540 kgf;
Maksimaalne kiirus, km/h: 560;
Vahemaa, km: 307;
Praktiline lagi, m: 6100;
"Vertikaalsed õhkutõusvad ja maanduvad lennukid: minevik, olevik, tulevik"
Hramov Maksim Anatolijevitš
Tööplaan.
Sissejuhatus.
Mis on vertikaalne õhkutõusmis- ja maandumislennuk?
VTOL-i lennukite minevik.
Tõeline VTOL
VTOL-i lennukite oodatav tulevik.
Järeldus.
Sissejuhatus.
Oleme harjunud arvama, et lennukid peavad õhku tõusma, kiirendades mööda lennurada. Kuid ajalugu tunneb paljusid vertikaalselt õhkutõusvate ja maanduvate lennukite konstruktsioone (lühidalt nimetatakse neid VTOL-lennukiteks). Kuid tõeliselt laialt levisid ainult Briti Harrier ja selle modifikatsioonid. Seadsin eesmärgiks - selles töös rääkida VTOL lennukite arengust minevikus ning määrata VTOL lennukite tõenäolised arenguteed järgmise 30-40 aasta jooksul (kuues põlvkond).
Mis on vertikaalne õhkutõusmis- ja maandumislennuk?Alustuseks tahan selgitada, mis on vertikaalne õhkutõusmis- ja maandumislennuk. Selle mõiste all pean silmas lennukit, mille mootorid paiknevad kere sees ja on varustatud tõukejõuvektori juhtimissüsteemiga, mis võimaldab vertikaalselt õhku tõusta või maanduda, kuid ei võta talt võimalust startida nagu tavaline lennuk rajalt . Täpselt seda tüüpi masinad ilmusid alles 50ndatel, kuigi enne seda oli projekte lennukite vertikaalseks õhkutõusmiseks, kuid neid ei rakendatud konstruktsiooni keerukuse tõttu. Traditsiooniliste VTOL-i lennukite hulka kuuluvad laialdaselt kasutatav Harrier, Yak-38 ja mitte laialt levinud Yak-141 ja F-35B. Nendel masinatel olid oma puudused ja eelised.
Miks ta ilmus?
Vajadus minu määratletud tüüpi VTOL-lennuki järele ilmnes 50-60ndatel,kui NSV Liit valmistus sõjategevuseks Euroopas. Ameerika strateegid eeldasid loogiliselt, et kui sõda puhkeks, suletakse lennuväljad kiiresti tegevusest või, mis veelgi hullem, hõivatakse. Õhutõrjevõttis enda pealeosa ülesannetest võidelda Nõukogude lennunduse vastu,helikopterid võtsid enda kanda ka osa vägede toetamise ülesandest taganemise ajal (Bundeswehr ei suudaks kõrgematele jõududele vastu seista Nõukogude armee), kuid nad olid selleks liiga ebatäiuslikud, liiga aeglased, liiga haprad, liiga halvasti relvastatud. Seetõttu oli õhusõiduk vajalik vägede toetamiseks lahinguväljal ja samal ajal lennukite vastu võitlemiseks. Probleemi tekitasid tolleaegsete hävitajate nõudmised lennuradade pikkusele ja kvaliteedile. Teine võimalus selliste lennukite kasutamiseks võiks olla paigaldamine sõja ajal maha pandud lennukikandjatele,sest Oma väiksuse tõttu ei saanud lennukikandjad vastu võtta tänapäevaseid kanduripõhiseid hävitajaid. Ülesanne püstitatud ja töö algas.
Minevik vertikaalse õhkutõusmisega maanduv lennuk
Esimene toodetud vertikaalne õhkutõusmis- ja maandumislennuk ning ainus, mis tegelikult vaenutegevuses (Falklandi sõda) osales, oli Harrier. See ilmus tänu ainulaadsele Rolls-Royce Pegasuse mootorile, millel ei olnud mitte üks, vaid neli düüsi, mis paiknesid sümmeetriliselt eri külgedel, see minimeeris vertikaalsete õhkutõusmis- ja maandumissüsteemide, kuid düüside ja vastavalt mootor tuli paigaldada massikeskmesse, salongile väga lähedale. Tänu mootorile sai lennuk õhulahingus kasutada helikopteritehnikat, mis päästis selle rohkem kui korra, kuid avaldas piloodile survet Lisanõuded. Teoreetiliselt oleks mootori õige arendamise ja aerodünaamika parandamisega täiesti võimalik saavutada ülehelikiirust.
Kodused VTOL-lennukid olid algselt kavandatud lihtsalt vastuseks lääne omadele, ilma selge eesmärgita, kuid selle tulemusel leidsid nad rakendust. VTOL-i lennukid olid ette nähtud kasutamiseks kandjapõhiste lennukitena. Kodumaistel VTOL-lennukitel Yak-38 ja Yak-141 oli vertikaalsuse saamiseks erinev süsteem kui Harrieril, neile oli paigaldatud kolm mootorit: kaks tõste- ja üks tõste-tõukejõu, erines ainult nende võimsus. Vaatamata põhimõtteliste erinevuste puudumisele osutus lennuk väga erinevaks nii omaduste kui ka sisu poolest välimus. Yak-141 kiirus, lennuulatus ja kandevõime olid kordades suuremad kui Yak-38 omad, mis oma väikese lennuulatuse tõttu sai isegi hüüdnime "eesmasti kaitselennuk". Selle põhjustas Yak-38 madal tõukejõu ja kaalu suhe ning lennuki üldine vähearendamine, mis tegelikult oli eksperimentaalne masin ja loodi üleminekuetapiks infrastruktuuri ja pilooditehnika testimiseks. Enamik õnnetusi on tingitud piloodikogemuse puudumisest. Kuid Yak-141 ei olnud kodumaiste VTOL-lennukite edusammude tipp, selle põhjal töötati välja projekt Yak-43. Selle lennuki kohta on vähe teavet, kuid on teada, et nad kavatsesid paigaldada pommitaja NK-25 mootori tõukejõuga 25 000 kgf või P134-300 tõukejõuga 17 000 kgf. Kuid üks on kindel – see pidi olema lennuk, mis kasutas radari signaali vähendamise tehnoloogiaid. See lennuk pidi olema kõige arenenum VTOL-i lennuk.
Praegu vertikaalne õhkutõusmine ja maandumine
Aga perestroika ja sellele järgnenud kollaps Nõukogude Liit edastas selle valdkonna edusammude lipu USA-le, kus sel ajal ilmus uus kaitseprogramm JSF (Joint Strike Fighter). Selle programmi raames, mis nägi ette ühe hävitaja loomist armee, mereväe ja merejalaväe jaoks, esitleti kahte prototüüpi: Lockheed Martini X-35 ja Boeingi X-32. Boeingu prototüüp oli Harrieris sisalduvate ideede edasiarendus ja minu arvates oli see progressiivsem. Kuid nõrgema mootori tõttu kaotas see Lockhod Martini prototüübile, mis sai tähise F-35. F-35 on üldiselt Yak-141, F-22 Raptori ja varasema F-24 projekti ristand. Yak-141-st võttis ta idee tõukejõusüsteemist, vertikaaltasandil pöörleva otsikuga mootorist ja lisamootorist. Eraldi tahaksin öelda erinevates suundades pöörlevate rootorite kohta, Yaki puhul tehti seda güroskoopilise momendi kompenseerimiseks. Ta võttis F-22 Raptorilt sabaüksuse. F-24-lt ninaosa õhuvõtuavade ja kokpitiga. Uus oli trapetsikujuline tiib. Seal oli kolm erinevat versiooni: F-35B merejalaväe jaoks, et asendada AV-8B Harrier II, F-35A õhujõudude jaoks F-16 ja F-35C asendamiseks ning mereväe jaoks F-i asendamiseks. /A-18. F-35B erines kõigist teistest väikseimad suurused ja kaal, samuti tõstetiiviku olemasolu. Tõstemootorite asemel, nagu Yak-141-l, on sellel tiivik, mida käitab Pratt & Whitney F-135 mootor, mis on hävitajatest võimsaim.
Minu subjektiivse arvamuse kohaselt on VTOL-i lennukite tulevik väga ebamäärane, neist pole lihtsalt kasu. Viienda põlvkonna VTOL lennukid on nüüdseks välja töötatud sõjaväe vajaduste rahuldamiseks. Kuid kuna uusima ja kõige arenenuma VTOL-lennuki F-35B väljatöötamine läks Pentagonile maksma üle 56 miljardi dollari ning ka USA sõjalise eelarve 500 miljardi dollari suuruse vähendamise tõttu läks kuuenda põlvkonna VTOL-lennuki väljatöötamine aastal USA on endiselt suur küsimärk. Venemaa on teine asi. Meil on laialdased kogemused VTOL lennukite arendamisel. Lisaks suurendame sõjalist eelarvet ja loodetavasti hakkab Venemaa tulevikus välja töötama kuuenda põlvkonna VTOL lennukit.
Esiteks, maMa arvan, et tulevik kuulub kahe mootoriga VTOL lennukitele. Enamikul klassikalistel VTOL lennukitel, nagu F-35, Harrier, Yak-141, on üks mootor. Üks mootor on hea, sest see kaalub alla kahe ja kulutab vähem kütust, kuid see lisab ka probleeme. Vajaliku tõukejõu ja kaalu suhte tagamiseks peab õhusõiduk olema kerge, või peab mootor väga võimas olema . Ja kuna lennukid muutuvad aja jooksul aina raskemaks, on vaja VTOL-lennukile paigaldada kaks mootorit. Lisaks tähendab kaks mootorit kahekordset võimalust, et kui see peaks ebaõnnestuma või raketi, mürsu või linnu käest viga saama, saab lennuk lõpuks lennuväljale tagasi pöörduda.Teiseks tekib probleem – mis mootoriga tegu saab? Üks tõstejõu mootor, nagu Rolls-Royce Pegasus Harrieril ja Pratt & Whitney F119-PW-100 Boeing X-32-l, vähendab VTOL-seadmete kaalu, kuid kuna tõsteotsikud peavad asuma raskuskeskmes, mootoril peate seda tegema kas kere kontuuridest kaugemal asuvate põhidüüsidega, mis mõjutab negatiivselt aerodünaamikat, ESR-i, gaasivoolu kiirust düüsidest jne või on teil muuta mootor pikaks või lennuk lühikeseks, et suunata juga sabas asuvasse otsikusse.
F119-PW-100(SE614) Rolls-Royce Pegasus
Tõukejõusüsteem, mis on jagatud tegelikult kaheks erinevaks mootoriks, nagu Pratt & Whitney F135-400 mudelil Lockheed Martin F-35 Lightning II ja P79B-300+2xRD-41 mudelil Yak-141, eemaldab osa mootoritest. piirangud õhusõiduki pikkusele. Selle hind on see, et lennuk peab kogu lennu jooksul kaasas kandma peaaegu kasutut tõstejõusüsteemi, mis F-35 puhul sunnib lennukit laiemaks muutma, Jak-141 puhul aga sunnib. seda täiendava kütusevaru kandmiseks.
Lennuki Yak-141 tõste- ja jõumootor Lennuki F-35B kaugjuhtimisskeem
Mootori valik sõltub ka lennuki otstarbest. Ründelennuki jaoks on olulised ellujäämisvõime, tagasihoidlikkus ja töökindlus.
Hävituslennuki jaoks väike kütusekulu. Seetõttu võib mootor olenevalt VTOL-i lennuki eesmärgist olla erinev.
Ründelennukiteks on vaja Rolls-Royce Pegasuse sarnast mootorit, mis tagab suure manööverdusvõime ja ei võta suuri mahtusid.Võitleja jaoks peaksite valima jagatud tõukejõusüsteemi, kuna see tagab madalama ESR-i ja ka suurema tõukejõu ja kaalu suhte.
Ründelennuki põhiülesanne vertikaalne õhkutõus toetatakse amfiibrünnakuid. See hakkab põhinema universaalsetel dessantlaevadel. Vertikaalse õhkutõusmise hävitaja hakkab põhinema kerglennukikandjatel ja täitma kõiki samu funktsioone nagu tavaline superkandjatel põhinev hävitaja.
Järeldused.
Oma töö käigus vaatasin üle VTOL-i lennukite ajalugu ja väljavaated ning usun, et need lendavad 21. sajandil, sest VTOL-lennukid suudavad täita ülesandeid, mida ei suuda ei lennukid nende kinnituse tõttu rajale ega helikopterid. nende piiratud kiirus. Kahjuks on VTOL-i lennukite arendamisel endiselt ületamatu takistus, kusjuures tehniline punkt vaatepunktiks on kolossaalne kütusekulu stardirežiimidel. Kuid tehnoloogia arenedes saab selle puuduse ületada. Ja ilmselt saabub hetk, mil VTOL-i lennukid asendavad helikoptereid kui liiga aeglaseid ja lennukid kui keerukat infrastruktuuri nõudvaid lennukeid ning moodustavad ühtse klassi lennukid tulevik.
Teabeallikad
E.I. Ruzicki.Euroopa vertikaalset õhkutõusvad lennukid. - Moskva. Astel AST. 2000 lk 20-44; 105-108; 144-150.
Entsüklopeedia lastele. Tehnika. Kirjastus "Avanta" 2005. lk.566; 574; 585-586; 593
http:// /ru.wikipedia.org/wiki/Hawker_Siddeley_Harrier
http://ru.wikipedia.org/wiki/McDonnell_Douglas_AV-8_Harrier_II
http://ru.wikipedia.org/wiki/Yak-141
http://ru.wikipedia.org/wiki/Boeing_X-32
http://ru.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_F-35_Lightning_II
http://ru.wikipedia.org/wiki/Yak-38
http://ru.wikipedia.org/wiki/Yak-36
http://ru.wikipedia.org/wiki/BAE_Harrier_II
http://www.airwar.ru/enc/fighter/yak141.html
http://www.airwar.ru/enc/fighter/x35.html
http://www.airwar.ru/enc/attack/harrgr1.html
