Hi-Tech

Самолеты с вертикальным взлетом. Как они работают и зачем нужны

See Harrier демонстрирует, как он может висеть на одном месте

Он начинает подниматься все выше и выше, когда на высоте пары десятков метров он постепенно начинает ”трогаться”, набирает скорость и улетает уже как обычный самолет. Скорее всего, вы видели в кино, документальной хронике или технических видео, как самолет начинает сильно гудеть, из-под него начинает разлетаться пыль и прочий мусор, после этого он немного приподнимается над землей. Конечно, не забудем об их истории и самых интересных представителях. Разберем, как такое происходит, в чем преимущества и в чем недостатки таких машин.

Что такое СВВП?

На самом деле, такой термин является больше народным, чем техническим. В первую очередь, стоит разобраться с тем, что такое вообще самолет с вертикальным взлетом. Отсюда и полное название — Самолет с Вертикальным Взлетом и Посадкой. Даже по логике, если самолет вертикально взлетел, значит он должен иметь возможность вертикально сесть. В иностранных текстах встречается сокращение VTOL (в переводе с английского: Vertical Take-Off and Landing). Сокращенно это пишется как СВВП. Редкие исключения в истории были, но все они остались в проектах прошлого. При этом, вертикальный взлет-посадка не исключает возможности обычного пробега по полосе.

Принципиальным отличием является то, что у самолета подъемная сила во время основного движения создается за счет набегающего на крыло воздушного потока. Можно спросить, почему вертолет не называют самолетом с вертикальным взлетом/посадкой? Если он остановится, возможно, вертолет даже сможет совершить относительно мягкую посадку в режиме авторотации, но не сможет планировать. В случае с вертолетом, подъемная сила достигается за счет работы вращающегося винта. Они называются планерами, поднимаются в воздух при помощи самолета-буксировщика и могут часами планировать над местностью как бумажный самолетик. В случае с самолетами, есть даже отдельное направление самолетов без двигателей. Такие случаи были уже не раз. В случает отказа двигателя на вертолете, единственная дорога будет вниз, а самолет сможет сколько-то пролететь и сесть.

Наглядная демонстрация принципа создания крылом подъемной силы

Типы самолетов с вертикальным взлетом

Значит, они тяжелее воздуха и, например, воздушный шар не относится к СВВП. Как мы уже условились выше, СВВП являются, в первую очередь, самолетами. По способу создания тяги они делятся на два основных типа. Стало быть, этот тип летательных аппаратов должен создавать тягу сам для себя.

Они оборудованы подъемно-маршевыми двигателями и разным количеством подъемных двигателей. К первому относятся такие самолеты, как, например, Як-38, McDonnell Douglas AV-8 Harrier II и Lockheed Martin F-35 Lightning II. Если говорить совсем просто — струю воздуха из реактивного двигателя. Все двигатели используют для взлета вертикальную реактивную тягу.

Lockheed Martin F-35 Lightning II — истребитель пятого поколения с возможностью вертикального взлета/посадки

Примером может служить Bell V-22 Osprey, хорошо известный нам по игре Half-Life и фильмам про спецназ. Другой тип СВВП называется ”конвертоплан” и создает тягу для взлета за счет воздушных винтов. После взлета его двигатели отклоняются и создают уже горизонтальную тягу. Внешне он больше похож на грузовой вертолет, но основной полет осуществляет именно как самолет.

Тот самый конвертоплан Bell V-22 Osprey. В полете он разворачивал двигатели вперед и летел как турбо-винтовой самолет.

Преимущества самолетов с вертикальным взлетом

Обычный самолет не может зависать в воздухе. Основным преимуществом самолетов с вертикальным взлетом и посадкой является их повышенная маневренность. Благодаря возможности зависания этот тип летательных аппаратов открывает новые возможности для разведки.

Взлетная полоса таким самолетам не нужна. Вторым, но, наверное, более важным, плюсом будет возможность взлетать и садиться на площадке, которая не сильно превышает габариты самого самолета. Наверное, это все преимущества, которые можно назвать хоть чуть-чуть существенными. Особенно актуально это при базировании на маленьких аэродромах и на авианосцах. Переходим к недостаткам.

Недостатки самолетов с вертикальным взлетом

Летчики, должны быть настоящими асами и должны обладать навыками управления именно этими машинами. Главным недостатком СВВП будет то, что ими очень сложно управлять. Особенно, если речь идет о посадке на авианосец или маневрировании при сильном ветре. Управление изменением тяги от вертикального до горизонтального направления требует очень большого уровня подготовки.

Управлять таким самолетом при посадке сможет только настоящий ас!

При взлете надо поднять самолет и начать набор скорости, а при посадке надо рассчитать заход так, чтобы скорость упала при подлете к посадочной площадке. Самые большие сложности бывают именно при посадке.

Если один из двигателей откажет в обычном полете, самолет может лететь на втором и даже просто планировать. Кроме этого, опасность при взлете представляют и двигатели. Они не раз случались как с серийными машинами, так и с прототипами. При отказе двигателя вертикального взлета/посадки, катастрофа неизбежна.

Еще больше всего интеесного на разные темы вы сможете найти на нашем канале в Яндекс.Дзен

Двигатели работают в запредельном режиме, чтобы поднять самолет с полным вооружением. Еще одним минусом будет большой расход топлива на вертикальный взлет/посадку. Как итог, мы получаем меньшую дистанцию полета.

Струя газов очень сильная и горячая. Если взлет и посадка на площадки, едва превышающие габариты самолета, являются однозначным плюсом, то требования к этой площадке точно будут минусом. Получается, что преимущество использования ”в поле” нивелируются требованием сделать нормальное покрытия площадки. Отрывая от земли пару десятков тонн, она способна буквально уничтожить асфальт под самолетом. Кстати, в реальном поле такие самолеты не смогут взлетать, пыль может вывести двигатели из строя.

История создания СВВП

В пятидесятые годы прошлого века промышленность смогла достичь такого уровня развития турбовинтовых и турбореактивных двигателей, что можно было задуматься и о самолетах с вертикальным взлетом/посадкой.

Хороший вопрос: Почему птицы сталкиваются с самолетами?

Такой полосы могло не быть рядом с местом конфликтов и военных действий. Особенно актуально это было на волне перехода от истребителей, которые могли взлетать и садиться на грунтовые полосы, к современным сверхзвуковым машинам, которым нужна была полоса с твердым покрытием. В этом случае, все самолеты на базе становились бы бесполезными игрушками. Конечно, можно было построить такие полосы, но противник мог легко вывести их из строя. Всегда приятно, когда кто-то предоставит аэродром для базирования твоих самолетов. Кстати, во многом именно из-за военных баз с ВПП влиятельные страны и заводят союзников в разных концах света.

В первую очередь, эта заинтересованность была именно со стороны военных. Перечисленные трудности заставили военных поверить в перспективность проектов самолета нового типа. Поэтому прототипы или не вышли в серию, или и вовсе остались только на бумаге. Для гражданской авиации это было дорого и не очень нужно. Самым известным из них можно назвать Hawker Siddeley HS-141.

Так мог бы выглядет пассажирский СВВП Hawker Siddeley HS-141

Они терпели крушение уже во время первого полета, после чего в конструкции вносились изменения и самолет менялся до неузнаваемости. Естественно, были созданы десятки прототипов, большую часть которых видели буквально несколько человек.

Это подтолкнуло отрасль к созданию сверхзвуковых СВВП. В середине 1961 года техническая комиссия НАТО огласила требования к единому истребителю-бомбардировщику с вертикальным взлетом/посадкой. По прогнозам, в 60-70-х годах в войска стран, входящих в Альянс, должно было быть поставлено около 5000 новых самолетов.

Среди компаний, которые занимались проектированием СВВП были такие монстры своего дела, как Мессершмитт, Локхид, Дассо, Ролс-Ройс и даже итальянский Фиат. Как не трудно догадаться, за такой лакомый кусочек военного пирога решили побороться буквально все.

У каждой страны было свое видение того, каким должен быть СВВП — никто не хотели идти на уступки и соглашаться на монополию другого. Главной проблемой производства единого самолета для всех стран НАТО было то, что компании проектировали самолеты принципиально разного типа. Это очень сильно затормозило проект общего самолета, и компании продолжили проектировать собственные самолеты, которые иногда были очень причудливыми.

Прототип самолета Ryan X-13 Vertijet. Платформа понималась, после чего самолет не без труда взлетал.

Суть самолета заключалась в том, что его подвешивали вертикально перед запуском. Инженеры даже пытались подойти к делу нестандартно и пробовали реализовать проект, получивший название Ryan X-13 Vertijet. Когда была набрана высота в пару метров, он отходил в сторону от троса и вертикально улетал вверх, как ракета. После этого двигатели на максимальной тяге должны были приподнять самолет в воздух. Для основной тяги и управления, в том числе, при взлете, использовался двигатель с отклоняемым вектором тяги. Для стабилизации на законцовках крыльев располагались газоструйные рули.

У самолета даже на запасной вариант не было шасси. Со взлетом самолета все понятно, но посадка была настоящим произведением искусства. Так как обзор был очень плохим, в посадке помогал наземный оператор. Пилот должен был снова поставить самолет на хвост, после чего подвести его к тросу и, сбросив тягу, повесить самолет на него специальным крюком в носовой части. Весь абсурд идеи осознали достаточно быстро. Сомнительная схема… Таких самолетов было создано всего две штуки, и испытательные полеты продлились меньше года. Были и винтовые аналоги Ryan X-13 Vertijet, но из них и вовсе ничего не получилось. К счастью, оба самолета уцелели и находятся в музеях США.

Вы могли его видеть в фильме ”Правдивая ложь”. Самым удачным оказался проект многоцелевого самолета British Aerospace Sea Harrier. Стоит ли говорить, что без подготовки он не смог бы на нем летать? На нем летал герой Арнольда Шварцнегера.

Кадр из фильма «Правдивая ложь». Герой Арнольда Шварцнегера за штурвалом британского See Harrier

Всего было произведено 111 самолетов в трех модификациях. Первый полет этого самолета состоялся 20 августа 1978 года, а завершилась эксплуатация только в мае 2016 года. Для примера, можно сказать, что многоцелевой истребитель F-16 Fighting Falcon, первый полет которого состоялся в 1974 году, выпустили в количестве более 4600 единиц и продолжают выпускать. Это совсем не много.

«Харриеров» было выпущено всего 111 штук. Даже Як-38 вышел большим тиражом.

Пока их произведено относительно немного, но на него делается большая ставка в ВВС США и других стран НАТО. Сейчас в версии с возможностью вертикального взлета/посадки выпускается истребитель пятого поколения F-35 Lightning II.

Российские и советские самолеты с вертикальным взлетом

В основном ей занималось конструкторское бюро Яковлева. Была программа СВВП и в Советском Союзе. Выглядел он не очень симпатично, зато в целом справлялся со своими задачами. Разработки велись с 1960 года, а первой моделью стал Як-36. Они даже не могли поднять мало-мальски серьезный вес вооружения — при демонстрационном полете над Домодедово в 1967 году использовались муляжи. Задачи эти были исследовательскими, и для них было создано всего 4 самолета.

Носовая штанга Як-36 была отнюдь не праздным украшением. В ней было сопло стабилизационного двигателя.

Он был лишен большинства проблем предыдущего ”тестового” поколения и на 27 лет (1977-2004 гг.) стал основной советского и российского флота СВВП. Действительно важным для страны самолетом стал Як-38, который на этапе разработки назывался Як-36М. На смену ему должен был прийти Як-141, но в 2004 году программу свернули.

Красавец Як-141, который так и не пошел в серию

Виной тому малая перспективность таких аппаратов и финансовые трудности, с которыми столкнулись конструкторские бюро в девяностые годы прошлого века. Больше серьезных наработок и массовых моделей СВВП в нашей стране не было.

Як-38 выглядел куда лучше своего предшественника. Функциональность его тоже была выше.

Перспективы СВВП

Это стало возможно благодаря более развитым системам ПВО, которые могут защитить взлетно-посадочные полосы от разрушения противником. В наше время самолеты с вертикальным взлетом не так актуальны, как раньше. Кроме того, сейчас на первый план вышли многофункциональность и малая радиолокационная заметность самолетов.

Такие самолеты, конечно, не помешают и многие компании не хотят полностью отказываться от планов на их счет. СВВП не могут обеспечить такие потребности, да еще и имеют большой расход топлива, бОльший вес и малую эффективность распределения вооружений. Скоро узнаем, что из этого надо ”подчеркнуть”. Время таких самолетов еще не пришло, или почти прошло.

Показать больше

Похожие публикации

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»