Rusia are nevoie de aeronave cu decolare și aterizare verticală. Dornier Do.31: aeronave de transport cu decolare și aterizare verticală

ÎN lumea modernă Există tot mai multe avioane cu orice caracteristică și putere. Inginerii de pretutindeni incearca sa rezolve principalele probleme asociate acestui tip de transport: reducerea consumului de combustibil, cresterea autonomiei, simplificarea decolarelor si aterizarii, dar fara a sacrifica spatiul si suprafata interioara.

Poate că toată lumea este obișnuită să vadă un avion accelerând de-a lungul pistei - aceasta este o sarcină dificilă, iar piloții înșiși spun că succesul zborului în ansamblu depinde în mare măsură de decolare și aterizare. Dar nu ar fi mai logic să ne imaginăm cum ar fi simplificată această procedură dacă avionul s-ar ridica pur și simplu pe verticală? Cu toate acestea, în discuția mai largă, astfel de opțiuni nu sunt deosebit de vizibile nicăieri. Este un avion cu decolare verticală un mit, o realitate sau poate planuri de anvergură în spatele cărora se află viitorul aviației? Merită să o analizăm mai detaliat.

Avion de vânătoare cu decolare scurtă și aterizare verticală STOVL F-35B

În primul rând, trebuie să știți că un avion cu decolare și aterizare verticală există cu adevărat. Primele modele au început să apară simultan cu dezvoltarea aviației cu reacție, iar de atunci bântuie inginerii din întreaga lume. În timp, aceasta coincide cu a doua jumătate a secolului trecut. Aveau un nume foarte grăitor - „ turboflights" Deoarece a existat un boom în dezvoltarea tehnologiei militare în acel moment, inginerii au fost nevoiți să dezvolte un dispozitiv care să ridice aerul cu un efort minim sau chiar dintr-o poziție verticală. Astfel de aeronave nu necesită o pistă, ceea ce înseamnă că pot decola de oriunde și în orice condiții, chiar și de pe catargul unei nave.

Toate aceste proiecte au coincis cu altele, nu mai puțin importante, legate de explorarea spațiului. Simbioza generală ne-a permis să ne dublăm eforturile și să extragem idei din designul spațiului. Drept urmare, primul dispozitiv vertical a fost lansat în 1955. Putem spune că a fost una dintre cele mai ciudate clădiri din istoria tehnologiei. Avionul nu avea aripi, nici coadă - doar un motor (turbojet), o cabină în formă de bec și băi de combustibil. Motorul a fost facut in partea de jos. Următoarele caracteristici ale primului turboflight pot fi evidențiate:

Ridicare din cauza curentului de jet din motor.
Control prin cârme de gaz.
Greutatea primului dispozitiv este puțin mai mare de 2000 de kilograme.
Tracțiune – 2800 kilograme.

Deoarece o astfel de aeronavă nu putea fi numită nici stabilă, nici controlabilă, primele teste au fost pline de riscuri mari pentru viață. În ciuda acestui fapt, o demonstrație a dispozitivului a avut loc în Tushino și a avut succes. Toate acestea au oferit baza pentru cercetări ulterioare în acest domeniu, deși aeronava în sine era departe de a fi ideală. Dar informațiile au servit la crearea unui nou proiect. A fost primul avion rusesc cu decolare verticală numit Yak-38.

Istoria creării aeronavelor verticale în Rusia și alte țări

Mulți ingineri și designeri susțin încă că motoarele cu turboreacție, care au început să fie utilizate în mod activ și îmbunătățite în anii 50, au făcut posibilă realizarea multor descoperiri care sunt încă folosite astăzi. Una dintre ele este testarea activă. dispozitive verticale. O contribuție deosebită a avut-o dezvoltarea acestei zone, sau mai bine zis, dispozitive reactive, în țări care erau considerate avansate la acea vreme. Deoarece aeronavele cu reacție aveau viteze enorme în timpul aterizării și decolare, au fost utilizate în consecință piste foarte lungi, mari și de înaltă calitate. Și asta înseamnă cheltuieli suplimentare, echiparea noilor aerodromuri, inconveniente în timp de război. Un avion vertical ar putea rezolva toate aceste probleme.

În anii 50 au fost create diverse mostre. Dar au fost proiectate în una sau două versiuni, nu mai mult, pentru că încă nu era posibil să le creeze complet opțiuni adecvate. La urma urmei, ridicându-se în aer, s-au prăbușit. În ciuda eșecurilor, comisia NATO din anii 60 a acordat acestei direcții prioritate ca fiind extrem de promițătoare. Au existat încercări de a crea competiții, dar fiecare țară s-a concentrat pe propriile dezvoltări. Deci, următoarele dispozitive din întreaga lume au văzut lumina:

„Miraj” III V;
Germania VJ-101C;
XFV-12A.

În URSS, Yak-36 a devenit un astfel de zbor cu turbo, apoi 38. Dezvoltarea sa a început în aceiași ani și a fost creat un pavilion special pentru testare. După 6 ani a avut loc primul zbor. Adică, avionul a decolat vertical, și-a asumat o poziție orizontală și apoi a aterizat vertical. Deoarece testele au avut succes, a fost creat cel de-al 38-lea model, iar apoi Rusia a introdus aeronavele Yak-141 și 201 cu decolare verticală în anii nouăzeci.

„Mirajul” III V

Avion Germania VJ-101C

aeronava XFV-12A

Caracteristici de design

Fuzelajul în astfel de dispozitive poate fi amplasat vertical sau orizontal. Dar în ambele cazuri există modele cu jet și cu elice. Aeronavă destul de puternică, cu un fuselaj vertical, care utilizează forța de la motorul principal. O altă opțiune este aripile inelare, care dă și rezultate bune în timpul ascensiunii și zborului.

Dacă vorbim mai detaliat despre fuselajul orizontal, atunci ei fac adesea aripi rotative. O altă variație este atunci când elicele sunt situate la capătul aripilor. Poate exista și un motor de tip rotativ. În Anglia, ei lucrau în mod activ la dispozitive similare. Ei dezvoltau în mod activ un proiect numit inovator, implementat folosind două motoare cu o forță de 1800 de kilograme. Până la urmă, nici asta nu a salvat avionul de la un accident.

Acum, în întreaga lume, se lucrează pentru a dezvolta nu o aeronavă verticală militară, ci civilă. În teorie, acestea sunt perspective excelente, pentru că atunci avioanele vor putea zbura cu ușurință chiar și în orașe mici unde nu există avioane mari și scumpe, iar decolarea și aterizarea vor fi mult mai ușoare. Dar, în realitate, există multe dezavantaje ale acestei tehnologii și idei.

De ce aeronavele verticale nu au fost încă utilizate pe scară largă?

Din păcate, toate dezvoltările, chiar dacă au avut rezultate bune, nu se pot lăuda cu fiabilitate. Paletele elicei, care ajută la decolarea verticală, sunt uimitoare prin dimensiunea lor. Împreună cu motoarele puternice, ele creează un zgomot de neimaginat. De asemenea, din punct de vedere al designului, este necesar să se evite eventualele obstacole în calea lor și să se prevină pătrunderea diferitelor obiecte.

Indiferent cum ai privi, este imposibil să elimini limita de viteză. Doar că, conform legilor fizicii, o astfel de aeronavă nu se va putea mișca la fel de repede ca cele moderne. Și dacă vehiculele militare pot atinge o viteză fantastică de 1000 de kilometri pe oră în cazul lor, atunci cu o creștere a masei și dimensiunii pentru aviația civilă, cifra scade la 700 și sub kilometri pe oră.

In contact cu

Conform diagramei de layout

În funcție de poziția fuzelajului în timpul decolării și aterizării.

Poziție verticală (așa-numita tailsitter):
- cu elice (exemplu: Convair XFY Pogo, Lockheed XFV);
- reactiv;
  - cu utilizarea directă a împingerii de la pistolul principal motor turboreactor(exemplu - X-13 Vertijet);
  - cu o aripă inelată (coleopterus);
Pozitie orizontala:
- cu șuruburi;
  - cu o aripă rotativă și elice (XC-142);
  - cu elice/ventilatoare rotative (V-22 Osprey, Bell X-22);
  - cu deviere a jetului de la elice;
- reactiv;
  - cu motoare rotative (Bell D-188);
  - cu deviația jetului de gaz al unui motor cu reacție susținător (Hawker Siddeley Harrier);
  - cu motoare de ridicare (Dassault Mirage IIIV);

Istoria creării și dezvoltării aeronavelor VTOL

Dezvoltarea aeronavelor GDP a început pentru prima dată în anii 1950, când s-a atins nivelul tehnic corespunzător al construcției motoarelor cu turboreacție și turbopropulsoare, ceea ce a trezit un interes larg pentru aeronavele de acest tip atât în rândul potențialilor utilizatori militari, cât și în birourile de proiectare. Un impuls semnificativ pentru dezvoltarea aeronavelor VTOL a fost utilizarea pe scară largă în Forțele Aeriene diverse tari avioane de luptă cu reacție de mare viteză, cu viteze mari de decolare și aterizare. Astfel de avioane de luptă necesitau piste lungi cu o suprafață dură: era evident că, în cazul operațiunilor militare de amploare, o parte semnificativă a acestor aerodromuri, în special cele de linie frontală, ar fi rapid dezactivate de inamic. Astfel, clienții militari erau interesați de aeronave care puteau decolare și ateriza vertical pe orice platformă mică, adică practic independente de aerodromuri. În mare parte datorită acestui interes al reprezentanților armatei și marinei principalelor puteri mondiale, au fost create zeci de avioane experimentale. sisteme diferite. Majoritatea structurilor au fost fabricate în 1-2 exemplare, care, de regulă, au suferit accidente deja în timpul primelor teste și nu s-au efectuat cercetări suplimentare asupra lor. Comisia tehnică NATO, care a anunțat cerințele pentru un avion de luptă-bombardament cu decolare și aterizare verticală în iunie 1961, a dat astfel un impuls dezvoltării aeronavelor supersonice în țările occidentale. S-a presupus că în anii 1960 - 70, țările NATO vor avea nevoie de aproximativ 5 mii dintre aceste avioane, dintre care prima va intra în serviciu în 1967. Prognoza unui număr atât de mare de produse a provocat apariția a șase proiecte de avioane PIB:

P.1150 compania engleză „Hawker-Siddley” și vest-germanul „Focke-Wulf”;
VJ-101 Asociația de Sud a Germaniei de Vest „EWR-Süd” („Belkow”, „Heinkel”, „Messerschmitt”);
D-24 compania olandeză Fokker și Republica Americană;
G-95 firma italiana„Fiat”;
Mirage III V Compania franceză „Dassault”;
F-104Gîn varianta PIB-ului companiei americane Lockheed împreună cu companiile engleze Short și Rolls-Royce.

După ce toate proiectele au fost aprobate, urma să aibă loc un concurs, în care, dintre toți cei propuși, trebuia să aleagă cel mai bun proiect pentru a se lansa în producția de masă, însă, chiar înainte ca proiectele să fie depuse la concurs, a devenit clar că nu va avea loc. S-a dovedit că fiecare stat are propriul concept al viitoarei aeronave, diferit de alții, și nu va fi de acord cu monopolul unei companii sau al unui grup de companii. De exemplu, armata britanică nu și-a susținut companiile, dar proiect francez, Germania a susținut proiectul Lockheed și așa mai departe. Totuși, paharul final a fost Franța, care a declarat că, indiferent de rezultatele competiției, vor lucra la proiectul lor de aeronave Mirage III V.

Problemele politice, tehnice și tactice au influențat schimbarea conceptului comisiei NATO, care a dezvoltat noi cerințe. A început crearea aeronavelor multifuncționale. În această situație, doar două dintre proiectele prezentate au ajuns la proiectare preliminară: aeronave Mirage III V, finanțate de guvernul francez și aeronave VJ-101C, finanțate de industria vest-germană. Aceste aeronave au fost fabricate în 3, respectiv 2 exemplare și au fost testate (4 dintre ele au murit în accidente) până în 1966 și 1971. În 1971, la ordinul Comandamentului Aviației Marinei SUA, au început lucrările la a treia aeronavă supersonică din țările occidentale - americanul XFV-12A.

Drept urmare, doar aeronava Sea-Harrier VTOL creată și produsă a fost utilizată activ și cu succes, inclusiv. în timpul războiului din Falkland. Dezvoltarea modernă a aeronavei VTOL este americanul F-35, un avion de luptă din generația a cincea. În dezvoltarea F-35 ca avion VTOL, Lockhead Martin a aplicat o serie de soluții tehnologice implementate în Yak-141.

Programul VTOL în URSS și Rusia

Cu toate acestea, dezavantajele aeronavelor VTOL s-au dovedit a fi, de asemenea, semnificative. Pilotarea acestui tip de aeronave este foarte dificilă pentru pilot și îi cere să aibă cele mai înalte calificări în tehnicile de pilotare. Acest lucru afectează în special zborul în modurile de planare și de tranziție - în momentele de tranziție de la zborul în planare la zborul orizontal și înapoi. De fapt, pilotul unui jet VTOL trebuie să transfere forța de ridicare și, în consecință, greutatea mașinii - de la aripă la jeturile verticale de gaz de tracțiune sau invers.

Această caracteristică a tehnologiei de pilotare pune sarcini complexeîn faţa pilotului VTOL. În plus, în modurile de planare și de tranziție, aeronavele VTOL sunt în general instabile și supuse alunecării laterale; cel mai mare pericol în aceste momente este posibila defecțiune a motoarelor de ridicare. O astfel de eșec a provocat adesea accidente în aeronavele VTOL în serie și experimentale. Dezavantajele includ, de asemenea, capacitatea de sarcină utilă și raza de zbor semnificativ mai redusă a aeronavelor VTOL în comparație cu aeronavele convenționale, consumul ridicat de combustibil în modurile de zbor verticale, complexitatea generală și costul ridicat al proiectării aeronavelor VTOL și distrugerea suprafețelor pistei prin evacuarea motorului cu gaz fierbinte.

Acești factori, precum și o creștere bruscă a prețurilor petrolului (și, în consecință, a combustibilului de aviație) pe piața mondială în anii 70 ai secolului XX au condus la încetarea practică a dezvoltărilor în domeniul aeronavelor VTOL cu reacție de pasageri și transport.

Din multele proiecte de transport cu jet VTOL propuse, doar unul a fost practic finalizat și testat [ ] Dornier Do 31, totuși, această aeronavă nu a fost produsă în masă. Pe baza tuturor celor de mai sus, perspectivele pentru dezvoltarea pe scară largă și utilizarea în masă a aeronavelor cu reacție VTOL sunt foarte îndoielnice. În același timp, există o tendință de design modern de a se îndepărta de tradițional circuit reactivîn favoarea aeronavelor VTOL cu un grup acționat cu elice (de obicei rotoare basculante): în special, astfel de mașini includ Bell V-22 Osprey, produs în prezent în serie și în curs de dezvoltare pe baza acestuia.

„Calcâiul lui Ahile” al aviației militare moderne sunt aerodromurile. Nici măcar pe ei, cât pe piste. Cea mai sofisticată aeronave de luptă de ultimă generație va deveni inutilă dacă inamicul o va distruge. Orice armată modernă are o duzină de mijloace pentru a efectua o astfel de operațiune. Cele de mai sus sunt relevante în special pentru aviația de primă linie.

Dar există o soluție foarte simplă la această problemă: asigurați-vă că avionul nu are nevoie deloc de o pistă. Este despre despre aeronavele cu decolare și aterizare verticală (VTOL), care sunt capabile să zboare spre cer literalmente dintr-un loc mic.

Designerii se gândesc de mult timp la crearea unei astfel de aeronave; dezvoltarea proiectelor de avioane VTOL a început la scurt timp după începutul erei aviației. Dar capabilități tehnice nu le-a permis inginerilor să-și îndeplinească visele.

Primul avion sovietic cu decolare și aterizare verticală a fost Yak-36, care a decolat în 1966. Continuarea acestui proiect a fost seria Yak-38.

Dezvoltarile VTOL au avut mai mult succes în Marea Britanie. Deja în 1960, compania Hawker a creat un prototip de aeronavă care putea face o decolare verticală. Una dintre principalele componente ale succesului acestui proiect a fost crearea de către Rolls-Royce a unui motor unic capabil să dezvolte 3600 de kilograme de tracțiune în patru duze rotative, care au asigurat decolarea mașinii. În 1969, aeronava Hawker Siddeley Harrier GR.1 VTOL a fost adoptată de Royal Air Force. Astăzi, Harrier este deja câteva generații de avioane de luptă care sunt în serviciu cu o serie de țări (inclusiv Anglia și SUA), care au participat la operațiuni de luptă și au caracteristici de înaltă performanță.

În URSS, soarta aeronavelor cu decolare și aterizare verticală este strâns legată de dezvoltarea programului (proiectele 1143) pentru construcția de crucișătoare care transportă avioane - nave echipate atât cu arme de rachete, cât și cu arme de aeronave.

La mijlocul anilor '70, a început dezvoltarea unui avion de luptă VTOL bazat pe transport, capabil să protejeze nava de raidurile aeriene inamice. Experiența creării „sistemelor verticale” în URSS a fost doar în Biroul de proiectare Yakovlev, iar această experiență nu poate fi numită prea pozitivă.

Yak-38, adoptat de Marina URSS, avea un raport tracțiune-greutate foarte scăzut și era echipat cu trei motoare simultan. Designerii au fost nevoiți să facă mașina cât mai ușoară posibil; au eliminat chiar și radarul de la bord. Motoarele nu doreau să funcționeze sincron; la latitudinile sudice pur și simplu nu porneau. Aeronava putea transporta doar bombe de calibru mic și rachete nedirijate, ceea ce i-a redus valoarea de luptă la aproape zero. Dezastrele au avut loc constant cu aceste avioane.

În plus, pentru a reduce greutatea la decolare, Yak-38 a fost forțat să ia o rezervă limitată de combustibil, ceea ce i-a redus semnificativ raza de acțiune.

Proiectul de a crea o nouă aeronavă VTOL, Yak-141, pentru nevoile flotei a început în 1975. Testele de stat au fost programate pentru 1982. Noua aeronavă a fost concepută ca un avion de luptă supersonic; inițial a fost planificat să fie echipat cu un singur motor, dar mai târziu s-a dat preferință unei aeronave cu o centrală combinată.

Aeronava Yak-141 trebuia să intre în serviciu cu crucișătoarele care transportă avioane (TAKR) Baku, Ulyanovsk, Riga și Tbilisi. De asemenea, a fost planificată dotarea portavioanelor Minsk și Kiev cu un nou avion de luptă după modernizarea acestor nave. Yak-141 trebuia să înlocuiască Yak-38, învechit și fără succes.

Centrala electrică era formată din trei motoare: două de ridicare RD-41 și unul de ridicare și susținere a R-79. Funcționarea centralei era controlată electronic; putea oferi Yak-141 o decolare verticală sau scurtă de pe puntea navei.

În 1980, armata și-a schimbat ușor cerințele pentru viitoarea aeronave: ar trebui să fie multifuncțională - capabilă nu numai să distrugă ținte aeriene, ci și să lovească navele inamice și țintele terestre. Adică să îndeplinească funcțiile unei aeronave de atac.

Din cauza problemelor cu motoarele, testele Yak-141 au fost amânate constant. Au început abia în 1987, iar până în 1990 au fost construite patru prototipuri de vânătoare. Testele complete de decolare și aterizare pe puntea navei au avut loc în septembrie 1991. În perioada de testare, au fost stabilite 12 recorduri mondiale pentru viteză și capacitate de încărcare. În timpul testării, una dintre aeronave s-a prăbușit. Pilotul a fost ejectat, dar aeronava nu a putut fi restaurată. Cauza accidentului a fost eroarea pilotului.

Această aeronavă a devenit nu numai o etapă importantă în dezvoltarea industriei aeronautice interne, ci și o mașină de reper în istoria aviației mondiale - primul avion cu decolare și aterizare verticală care a spart bariera sunetului. Trebuie remarcat faptul că Yak-141 este capabil să decoleze pe verticală cu o sarcină de luptă completă.

Acest avion a fost foarte ghinionist, a apărut tocmai în momentul în care imensa țară își trăia deja ultimele luni, iar economia cădea în prăpastie. Având o experiență amară în operarea Yak-38, armata era foarte neîncrezătoare în avioanele verticale. Nici cel mai mic rol în finalul necinstit al acestui proiect promițător l-a jucat accidentul Yak-141 în timpul testării. În 1992, nu existau bani pentru a continua lucrările la această aeronavă foarte promițătoare.

Biroul de proiectare Yakovlev a creat proiecte pentru încă două avioane VTOL: Yak-43 și Yak-201, dar acestea au rămas pe hârtie. Dezvoltatorii au încercat să ofere mașină nouă cumpărători străini, dar nu au fost comenzi. A existat o scurtă colaborare cu americanii (Lockheed Martin), dar s-a încheiat și în zadar.

În 2003, proiectul de vânătoare Yak-141 a fost închis oficial.

Descriere

Yak-141 este un avion cu aripi înalte, este realizat după un design aerodinamic normal și este echipat cu o centrală electrică combinată. 26% din fuselajul aeronavei este realizat materiale compozite, unele dintre elemente sunt realizate din aliaje rezistente la căldură pe bază de titan. Corpul folosește în mod activ aliaje de aluminiu-litiu, care sunt mai ușoare.

Fuzelajul aeronavei este de tip semi-monococ cu secțiune transversală dreptunghiulară. Motorul de ridicare și propulsie este situat în secțiunea sa din spate, iar încă două motoare de ridicare sunt situate în prova, direct în spatele cabinei pilotului. Partea din față a fuzelajului are o formă ascuțită.

Aripile sunt de formă trapezoidală, foarte bine poziționate, cu măturare dreaptă și căderea rădăcinii. Aripa este proiectată în așa fel încât aeronava să poată atinge viteze supersonice, să conducă lupte aeriene manevrabile și să efectueze zboruri lungi de croazieră.

Unitatea de coadă este cu aripioare duble și constă din cârme și stabilizatori care se mișcă complet. Este atașat la două grinzi la distanță, între care se află o duză a motorului de propulsie de ridicare.

Prizele de aer sunt de formă dreptunghiulară și sunt situate imediat în spatele cockpitului. Debitul de aer este controlat folosind o pană orizontală.

Trenul de aterizare este cu trei picioare și poate rezista la căderea unui avion de la o înălțime de cinci metri.

Centrala electrică Yak-141 include două motor de ridicare(PD) RD-41 și un sustainer-lift (PMD) R-79. De asemenea, în timpul manevrelor de decolare verticală, se folosesc cârme cu reacție, care sunt propulsate de motorul de susținere-propulsie. În designul său, Yak-141 este aproape de aeronava americană modernă VTOL F-35B, care este, de asemenea, echipată cu o centrală electrică combinată.

Motoarele de ridicare RD-41 sunt amplasate în partea din față a aeronavei, într-un compartiment special, imediat în spatele cabinei pilotului. În timpul zborului orizontal sau când sunt parcate, motoarele sunt închise cu clapete speciale în partea de sus și de jos. În timpul decolării sau aterizării, acestea se deschid, furnizând aer motoarelor și deschizând duzele. Motoarele sunt instalate la un unghi de 10° față de verticală, duzele se pot abate cu ±12,5° pe verticală de la axa motorului. RD-41 este un motor turborreactor cu un singur circuit, cu un singur arbore; poate funcționa la viteze care nu depășesc 550 km/h.

Motorul cu propulsie de ridicare R79V-300 este un motor turborreactor bypass, cu postcombustie și vectorizare de tracțiune variabilă. Este situat în partea din spate a corpului aeronavei. Rotoarele acestui motor se rotesc laturi diferite, compresoarele se caracterizează printr-o stabilitate gaz-dinamică crescută; camera de ardere conține arzătoare vortex unice. Duza motorului este rotativă, cu o zonă de secțiune transversală reglabilă; poate devia vectorul de tracțiune cu 95°. Forța maximă a R79V-300 în post-ardere este de 15.500 kgf.

Yak-141 poate decola în trei căi diferite: verticală, cu alergare scurtă și cu alunecare (decolare ultrascurtă). În timpul decolării verticale, duza motorului principal se deviază la un unghi maxim; în timpul decolării, cu o cursă scurtă de decolare și alunecare, este de 65°. La decolare cu alunecare, lungimea decolare este de șase metri.

Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem

Avionul experimental cu decolare și aterizare verticală X-13 „Vertijet” a fost creat pentru forțele aeriene americane de către Ryan Aeronautical la mijlocul anilor 1950. Au fost construite două avioane.
Prima aeronavă cu decolare și aterizare verticală (VTOL), X-13 „Vertijet”, a fost construită în 1955 și a început testarea la sol la o bază a forțelor aeriene americane, unde a efectuat o serie de zboruri folosind trenuri de aterizare auxiliare pentru a permite decolare si aterizare. Testarea la sol a inclus 15 ore de testare pe banc în poziție verticală și 10 ore în poziție orizontală.
Primul zbor flotant al VTOL X-13 „Vertijet” a fost efectuat la începutul anului 1956, iar primul zbor cu trecerea de la decolare verticală la zbor orizontal și apoi la aterizare verticală în noiembrie 1956.

În 1956, Ryan a construit cel de-al doilea avion experimental cu decolare verticală, X-13, cu un tren de aterizare convențional cu trei roți care a decolat cu o pornire în funcțiune, a intrat în zbor hover și apoi a aterizat. În procesul de testare a aeronavei X-13 Vertijet, Ryan a întâmpinat o serie de noi probleme, dintre care una a fost nevoia de a depăși efectul giroscopic al maselor rotative ale motorului și precesia giroscopică care afectează controlul direcțional și longitudinal, ceea ce necesita dezvoltarea unui sistem de stabilizare automată X-13. O altă problemă a fost blocarea fluxului pe aripa deltă la unghiuri de atac de peste 30° în condiții tranzitorii, ceea ce a cauzat instabilitate în mișcarea aeronavei.

Aeronava X-13 „Vertijet” este fără coadă, cu o aripă delta și un motor turboreactor și nu are un tren de aterizare convențional.
Fuzelajul este ușor alungit; cabina de pilotaj este situată în nas. La trecerea de la decolare verticală la zbor orizontal și înapoi, scaunul pilotului se poate înclina înainte cu 70°. Pentru a îmbunătăți vizibilitatea, în special în timpul decolării și aterizării pe verticală, baldachinul a avut suprafata mare geamuri, iar în cabină a fost instalată o oglindă retrovizoare, ca pe o mașină.
Aripa este triunghiulară, înălțată, cu un raport de aspect scăzut, cu o deschidere de 6,4 m cu o întindere de-a lungul marginii de față de aproximativ 60°. Suprafata aripii - 17 m2, sarcina aripii 215 kg/m2. Aripa are eleroni, iar la capetele aripii sunt instalate mici șaibe verticale.

O caracteristică de design a aeronavei X-13 „Vertijet” este absența trenului de aterizare. Pentru decolarea și aterizarea unei aeronave se folosește un cărucior cu o rampă instalată pe acesta, acesta din urmă putând fi ridicat cu ajutorul cilindrilor hidraulici și să ia poziție verticală. La pregătirea unei aeronave pentru decolare, rampa este coborâtă, aeronava este așezată pe ea și apoi este ridicată. Aeronava are un cârlig în nasul fuzelajului care se agăță de cablul de remorcare de pe rampă. În plus, pe aeronava experimentală, barele auxiliare sunt instalate pe partea centrală a fuzelajului, sprijinite pe rampă. Când rampa se ridică într-o poziție verticală, avionul atârnă de cârlig „ca un liliac”.

În timpul unei decolări verticale de pe o rampă la care avionul este suspendat pe un cârlig, pilotul crește forța motorului, avionul se mișcă în sus, cârligul se decuplează de cablu și avionul se ridică pe verticală, apoi trece treptat în zbor orizontal.
Înainte de aterizare, pilotul mută aeronava dintr-o poziție orizontală într-una verticală, în care aeronava este susținută de forța motorului. Când tracțiunea scade, avionul coboară, apoi, controlând tracțiunea motorului și cârmele de gaz și reacție, pilotul aduce avionul în rampă până când cârligul prinde cablul. După aceasta, rampa, împreună cu aeronava, este coborâtă într-o poziție orizontală.

Pentru ca pilotul să determine cu exactitate distanța până la rampă atunci când se apropie de ea, a fost instalată pe rampă în poziție orizontală o tijă de măsurare cu diviziuni marcate pe ea. În plus, deasupra rampei se află o platformă pe care se află un operator care dă semnale de mână pilotului.
Potrivit lui Ryan, această metodă de decolare și aterizare a aeronavelor cu decolare verticală oferă o serie de avantaje, permițând simplificarea semnificativă a designului aeronavei, eliminând necesitatea unui tren de aterizare convențional și economisind greutatea structura. Căruciorul cu rampă poate fi folosit și pentru transportul aeronavei în zonele de luptă și pentru întreținere.

Centrala electrică a aeronavei X-13 „Vertijet” este formată dintr-un motor turboreactor Rolls-Royce Avon R.A.28 instalat în fuzelajul din spate, aerul intră în motor prin prizele de aer laterale. Tracțiunea motorului este de 4540 kgf, ceea ce, cu greutatea la decolare a aeronavei de 3630 kg, permite un raport tracțiune-greutate de 1,25.
În zbor la nivel, aeronava este controlată cu eleronoane și cârmă. În modurile verticale, aeronava este controlată folosind cârme de gaz și un sistem de control al jetului: duzele cu jet sunt situate la capetele aripii, la care aer comprimat, preluat de la compresorul unui turboreactor.

Ambele aeronave VTOL au trecut cu succes testele de zbor, care au fost finalizate fără incidente de zbor în 1958, când dezvoltarea aeronavei VTOL X-13 „Vertijet” a fost întreruptă de către Forțele Aeriene, care au preferat aeronavele VTOL cu o poziție orizontală a fuselajului. Costul total al dezvoltării, construcției și testării a două VTOL X-13 experimentale a depășit 7 milioane de dolari.Cu toate acestea, Forțele Aeriene și Marina SUA au revenit în mod repetat la designul VTOL cu un fuselaj vertical, propunând utilizarea acestuia pentru luptători de lumină bazați pe transportoare. portavioane care decolează de pe rampele rotative .

Caracteristicile de zbor ale VTOL X-13 „Vertijet”
Echipaj, oameni: 1;
Lungime, m: 7,14;
Anvergura aripilor, m: 6,40;
Înălțime, m: 4,62;
Greutate goală, kg: 2424;
Greutate maximă la decolare, kg: 3272;
Motor: 1 x motor turboreactor Rolls-Royce Avon, tracțiune la decolare 4540 kgf;
Viteza maxima, km/h: 560;
Raza de actiune, km: 307;
Tavan practic, m: 6100;

„Aeronave cu decolare și aterizare verticală: trecut, prezent, viitor”

Hramov Maxim Anatolievici

Plan de muncă.

Introducere.

Ce este o aeronavă cu decolare și aterizare verticală?

Trecutul aeronavelor VTOL.

VTOL real

Viitorul așteptat al aeronavelor VTOL.

Concluzie.

Introducere.

Suntem obișnuiți să ne gândim că avioanele trebuie să decoleze, accelerând de-a lungul pistei. Dar istoria cunoaște multe modele de aeronave cu decolare și aterizare verticală (pe scurt, se numesc avioane VTOL). Dar doar British Harrier și modificările sale au devenit cu adevărat răspândite. Mi-am stabilit un obiectiv - în această lucrare să vorbesc despre dezvoltarea aeronavelor VTOL în trecut și să determine căile probabile de dezvoltare a aeronavelor VTOL în următorii 30-40 de ani (generația a șasea).

Ce este o aeronavă cu decolare și aterizare verticală?

Pentru început, vreau să clarific ce este o aeronavă verticală cu decolare și aterizare. Prin acest termen mă refer la o aeronavă cu motoare amplasate în fuselaj și echipată cu un sistem de control al vectorului de tracțiune, care îi permite să decoleze sau să aterizeze pe verticală, dar nu o privează de capacitatea de a decola ca o aeronavă obișnuită de pe pistă. . Mașinile de exact acest tip au apărut abia în anii 50, deși înainte au existat proiecte pentru decolarea verticală a aeronavelor, dar nu au fost implementate din cauza complexității designului. Avioanele tradiționale VTOL includ Harrier, Yak-38 și, care nu sunt utilizate pe scară largă, Yak-141 și F-35B. Aceste mașini aveau dezavantajele și avantajele lor.

De ce a apărut?

Nevoia unui avion VTOL de tipul pe care l-am definit eu a apărut în anii 50-60,când URSS se pregătea pentru ostilităţile din Europa. Strategii americani au presupus în mod logic că, dacă izbucnește războiul, aerodromurile vor fi scoase rapid din acțiune sau, mai rău, vor fi capturate. Aparare aerianaa luat asupra saparte a sarcinilor de a contracara aviația sovietică,elicopterele au preluat și o parte din sarcinile de sprijinire a trupelor în timpul retragerii (Bundeswehr nu ar putea rezista forțelor superioare armata sovietică), dar erau prea imperfecți pentru asta, prea lenți, prea fragili, prea prost înarmați. Prin urmare, o aeronavă era necesară pentru a sprijini trupele pe câmpul de luptă și, în același timp, pentru a contracara aeronavele. Problema a fost alimentată de cerințele aeronavelor de luptă din acea vreme privind lungimea și calitatea pistelor. O altă modalitate de a utiliza astfel de aeronave ar putea fi instalarea pe portavioane prevăzute în timpul războiului,deoarece Datorită dimensiunilor reduse, portavioanele nu puteau găzdui luptătorii contemporani bazați pe transportavioane. Sarcina a fost stabilită și a început munca.

Trecut aeronave de aterizare cu decolare verticală

Prima aeronavă de producție cu decolare și aterizare verticală și singura care a luat parte efectiv la ostilități (Războiul Falklands) a fost Harrier. A apărut datorită motorului unic Rolls-Royce Pegasus, care avea nu una, ci patru duze, distanțate simetric pe laturi diferite, aceasta a minimizat „greutatea moartă” a sistemelor verticale de decolare și aterizare, dar duzele și, în consecință, motorul trebuia instalat în centrul de masă, foarte aproape de cabină. Datorită motorului său, avionul a putut folosi tehnici de elicopter în luptă aeriană, ceea ce l-a salvat de mai multe ori, dar a pus presiune pe pilot. Cerințe suplimentare. Teoretic, cu o dezvoltare adecvată a motorului și îmbunătățirea aerodinamicii, ar fi destul de posibil să se obțină viteza supersonică.

Avioanele interne VTOL au fost proiectate inițial pur și simplu ca un răspuns la cele occidentale, fără un obiectiv clar, dar ca rezultat și-au găsit aplicație. Aeronavele VTOL au fost destinate a fi utilizate ca aeronave bazate pe transportator. Avioanele interne VTOL Yak-38 și Yak-141 aveau un alt sistem de obținere a verticalității decât Harrier; aveau instalate trei motoare: două de ridicare și una de ridicare-propulsie, doar puterea lor diferă. În ciuda absenței diferențelor fundamentale, aeronava s-a dovedit a fi foarte diferită, atât ca caracteristici, cât și ca aspect. Viteza, raza de acțiune și sarcina utilă ale lui Yak-141 au fost de multe ori mai mari decât cele ale lui Yak-38, care, datorită razei sale scurte de acțiune, a primit chiar și porecla de „aeronava de apărare a catarului de foreast”. Acest lucru a fost cauzat de raportul scazut tracțiune-greutate al Yak-38 și de subdezvoltarea generală a aeronavei, care, de fapt, era o mașină experimentală și a fost creată ca o etapă de tranziție pentru testarea infrastructurii și tehnicilor de pilotare. Cele mai multe accidente se datorează lipsei de experiență de pilotaj. Dar Yak-141 nu a fost punctul culminant al progresului în aeronavele VTOL interne; proiectul Yak-43 a fost dezvoltat pe baza acestuia. Există puține informații despre această aeronavă, dar se știe că au plănuit să instaleze un motor bombardier NK-25 cu o tracțiune de 25.000 kgf sau un P134-300 cu o tracțiune de 17.000 kgf. Dar un lucru este sigur - trebuia să fie o aeronavă care folosea tehnologii pentru a reduce semnătura radarului. Această aeronavă trebuia să fie cea mai avansată aeronavă VTOL.

Prezentul aeronave cu decolare și aterizare verticală

Dar perestroika și prăbușirea ulterioară Uniunea Sovietică a trecut steagul progresului în acest domeniu în Statele Unite, unde la acea vreme a apărut un nou program de apărare JSF (Joint Strike Fighter). În cadrul acestui program, care prevedea crearea unui singur avion de luptă pentru Armată, Marina și Marine, au fost prezentate două prototipuri: X-35 de la Lockheed Martin și X-32 de la Boeing. Prototipul Boeing a fost o dezvoltare a ideilor conținute în Harrier și, în opinia mea, a fost mai progresiv. Dar din cauza unui motor mai slab, a pierdut în fața prototipului de la Lockhod Martin, care a primit denumirea F-35. F-35, în general, este o încrucișare între Yak-141, F-22 Raptor și dezvoltarea proiectului F-24 anterior. De la Yak-141 a luat ideea unui sistem de propulsie, un motor cu o duză care se rotește într-un plan vertical și un motor suplimentar. Separat, aș dori să spun despre rotoarele care se rotesc în direcții diferite; pe Yak acest lucru a fost făcut pentru a compensa momentul giroscopic. A luat unitatea de coadă de la F-22 Raptor. De la F-24, secțiunea nasului cu prize de aer și cockpit. Nou a fost aripa trapezoidală. Au existat trei versiuni diferite: F-35B pentru Marine Corps pentru a înlocui AV-8B Harrier II, F-35A pentru Air Force pentru a înlocui F-16 și F-35C și pentru Marina pentru a înlocui F. /A-18. F-35B era diferit de toți ceilalți cele mai mici dimensiuniși greutatea, precum și prezența unui rotor de ridicare. În loc să ridice motoare, ca la Yak-141, are un rotor antrenat de un motor Pratt & Whitney F-135, cel mai puternic dintre avioanele de luptă.

Viitorul așteptat al unei aeronave cu decolare și aterizare verticală.

În opinia mea subiectivă, viitorul aeronavelor VTOL este foarte vag; pur și simplu nu au nici un folos. Aeronavele VTOL de generația a cincea au fost acum dezvoltate pentru a răspunde nevoilor armatei. Dar, din moment ce dezvoltarea celei mai noi și mai avansate aeronave VTOL, F-35B, a costat Pentagonul peste 56 de miliarde de dolari și, de asemenea, datorită unei reduceri de 500 de miliarde de dolari a bugetului militar al SUA, dezvoltarea unei a șasea generații de aeronave VTOL în Statele Unite rămân un mare semn de întrebare. Rusia este o altă chestiune. Avem o vastă experiență în dezvoltarea aeronavelor VTOL. În plus, creștem bugetul militar și, sperăm, în viitor, Rusia va începe să dezvolte o aeronavă VTOL de a șasea generație.

În primul rând, euCred că viitorul aparține aeronavelor bimotor VTOL. Majoritatea aeronavelor clasice VTOL, cum ar fi F-35, Harrier, Yak-141, au un singur motor. Un motor este bun pentru că cântărește mai puțin de două și consumă mai puțin combustibil, dar asta adaugă și probleme. Pentru a asigura raportul necesar tracțiune-greutate, fie aeronava trebuie să fie ușoară, sau motorul trebuie să fie foarte puternic . Și deoarece aeronavele devin din ce în ce mai grele în timp, este necesar să instalați două motoare pe o aeronavă VTOL. În plus, două motoare înseamnă de două ori șansa ca dacă eșuează sau este deteriorat de o rachetă, proiectil sau pasăre, avionul să se poată întoarce în cele din urmă pe aerodrom.

În al doilea rând, apare problema - ce fel de motor va fi? Un singur motor de propulsie, cum ar fi Rolls-Royce Pegasus pe Harrier și Pratt & Whitney F119-PW-100 pe Boeing X-32, minimizează greutatea echipamentului VTOL, dar deoarece duzele de ridicare trebuie amplasate la centrul de greutate, motorul trebuie să o faci fie cu duzele de propulsie situate în afara fuzelajului, ceea ce afectează negativ aerodinamica, EPR, debitul de gaz de la duze și așa mai departe, fie să faci motorul lung sau avionul scurtă pentru a direcționa jetul către duza situată în coadă.

F119-PW-100(SE614) Rolls-Royce Pegasus

Un sistem de propulsie împărțit, de fapt, în două motoare diferite, precum Pratt & Whitney F135-400 pe Lockheed Martin F-35 Lightning II și P79B-300+2xRD-41 pe Yak-141, înlătură o parte din restricții privind lungimea aeronavei. Prețul pentru aceasta este că avionul trebuie să poarte cu el un sistem de propulsie de ridicare aproape inutil pe tot parcursul zborului, care în cazul F-35 obligă avionul să fie mai larg, iar în cazul forțelor Yak-141 pentru a transporta o sursă suplimentară de combustibil.

Motorul de ridicare și propulsie al aeronavei Yak-141 Diagrama telecomenzii aeronavei F-35B

Alegerea motorului depinde și de scopul aeronavei. Pentru o aeronavă de atac, supraviețuirea, nepretenția și fiabilitatea sunt importante.
Pentru un avion de luptă, consum redus de combustibil. Prin urmare, în funcție de scopul aeronavei VTOL, motorul poate fi diferit.
Avioanele de atac necesită un motor similar cu Rolls-Royce Pegasus, care oferă o manevrabilitate ridicată și nu ocupă volume mari.Pentru un luptător, ar trebui să alegeți un sistem de propulsie divizat, deoarece va oferi un ESR mai mic, precum și un raport mai mare tracțiune-greutate.

Sarcina principală a unui avion de atac cu decolare verticală va exista sprijin pentru asalturile amfibii. Se va baza pe nave universale de debarcare. Avionul de luptă cu decolare verticală va fi bazat pe portavioane ușoare și va îndeplini toate aceleași funcții ca un avion de luptă standard bazat pe portavioane pe superportavioane.

Concluzii.

Pe parcursul muncii mele, am trecut în revistă istoria și perspectivele aeronavelor VTOL și cred că vor zbura în secolul XXI, deoarece aeronavele VTOL nu pot îndeplini sarcini pe care nici avioanele, datorită atașării lor la piste, nici elicopterele nu le pot îndeplini datorită al lor viteza limitata. Din păcate, există încă un obstacol de netrecut în calea dezvoltării aeronavelor VTOL, cu punct tehnic punct de vedere este consumul colosal de combustibil în modurile de decolare. Dar pe măsură ce tehnologia se dezvoltă, acest dezavantaj poate fi depășit. Și, probabil, va veni momentul în care aeronavele VTOL vor înlocui elicopterele ca fiind prea lente, iar avioanele ca necesită infrastructură complexă și vor forma o singură clasă. aeronave viitor.

Surse de informare

E.I. Ruzicki.Avioane europene cu decolare verticală. - Moscova. Astel AST. 2000 p. 20-44; 105-108; 144-150.

Enciclopedie pentru copii. Tehnică. Editura „Avanta” 2005. p.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