Самолет вертикального взлета и посадки — объясняем вопрос

С момента появления первого летательного аппарата человечество озадачено модернизацией и улучшением характеристик авиалайнеров. Здесь конструкторы решают задачи по увеличению экономичности и коммерческой нагрузки самолетов при минимальных затратах на изготовление и эксплуатацию такой техники. Кроме того, важным вопросом тут становится и уменьшение взлетной дистанции бортов. Узнаем, что представляют собой аппараты вертикального взлета и посадки и насколько подобные суда перспективны.

Общая информация

Наиболее сложной задачей пилота становится взлет и набор высоты, а затем и посадка борта. Причем от профессионализма летчика зависит успех полета. Однако чтобы оторваться от земли, воздушное судно сначала разгоняется до необходимого ускорения, а для этого требуется пройти определенную дистанцию по взлетно-посадочной полосе. По этой причине инженеры давно заинтересовались вопросом, как спроектировать самолет с вертикальным взлетом и посадкой.

Самолет с вертикальным взлетом и посадкой способен взлететь без разгона по взлетно-посадочной полосе

Первые подобные образцы мир увидел еще в пятидесятых годах двадцатого столетия – такие модели появились с возникновением бортов, на которых установили силовую установку реактивного типа. Здесь перед учеными стояли задачи сконструировать лайнер, который способен подняться в воздух с любой поверхности без разгона. Эти модификации называли «турболеты». Причем такие борта изначально проектировали для военных нужд.

Первый российский самолет с вертикальным взлетом ТРД Р-19-300 – пионер среди подобной техники и прототип штурмовика Як-38. Аппарат появился в 1955 году и успешно прошел летные испытания в Тушино. Правда, конструктивные особенности подобной техники практически не напоминали формой привычный лайнер.

Отметим, что нестандартная конструкция борта и сложность в управлении стали особенностями этой модели. Здесь отсутствовали крылья и хвостовое оперение, двигатель находился в нижней части фюзеляжа, а судно управлялось газовыми рулями. Вес пустого борта составлял 2 тонны, что позволяло быстрый подъем с места посредством реактивной струи. Поскольку модификация несла опасность для жизни пилота, эта разработка не получила применения, но послужила основой для современных модернизированных авиалайнеров.

Такие аппараты конструировали для военных структур и освоения космоса

Среди причин, которые вынудили инженеров спроектировать самолет с вертикальным взлетом в России, отдельного внимания заслуживает особенность реактивных бортов. Такие суда требуют значительной полосы разгона, а для специфических целей подобные условия не всегда выполнимы. Однако разработки прошлого века используют и современные авиаторы. Ведь сверхскоростные борта широко эксплуатируются сегодня военными структурами и в космической отрасли.

12 мировых рекордов

В России монополией на производство самолёта вертикального взлёта и посадки (СВВП) обладает ОАО «Опытно-конструкторское бюро им. А.С. Яковлева». В 1966 году первый публичный полёт совершил палубный штурмовик Як-36. Модель стала прототипом для более совершенных образцов подобного типа.

С 1977 года ВМФ СССР эксплуатировал Як-38 — первый советский серийный СВВП. Штурмовик собирался на Саратовском авиационном заводе. Самолёт базировался на авианесущих крейсерах проекта 1143 «Киев», «Минск», «Новороссийск», «Баку».

• Як-38




• РИА Новости

В 1985 году стартовали испытания опытного экземпляра Як-41М, который должен был стать сверхзвуковым, манёвренным и многофункциональным. ОКБ Яковлева отказалось от модернизации Як-38 и в итоге создало принципиальной новую машину, более известную как Як-141.

В сентябре — октябре 1991 года Як-141 проходил лётные испытания на Северном флоте. ОКБ Яковлева представило уникальную машину, которая по характеристикам превосходила зарубежные аналоги. В сентябре 1992 года Як-141 был успешно продемонстрирован на выставке в британском Фарнборо.

• Як-141 на авиасалоне Фарнборо-1992




• © www.airliners.net

Як-141 под управлением лётчика-испытателя Андрея Синицына поставил 12 мировых рекордов. Машина получил все преимущества самолёта четвёртого поколения. Як-141 был способен прикрывать авианосные соединения, наносить удары по надводным и наземным целям.

Несмотря на очевидную перспективность, проект ОКБ Яковлева был заморожен из-за нерешённых имущественных вопросов с Украиной и курсом на сокращение ВМФ. В результате у России остался только один авианесущих крейсер — «Адмирал Кузнецов», который до сих пор является местом базирования Су-33 и Миг-29К/КУБ.

Практической необходимости в развитии Як-141 в 1990-е годы не было, но спустя 25 лет она вновь появилась. В конце июня 2017 года Минобороны анонсировало амбициозные планы по строительству к 2025 году двух универсальных десантных кораблей (УДК) типа «Прибой» и одного авианосца проекта 23000 «Шторм» к 2030 году.

Характеристики летательных аппаратов этого типа

Теперь обсудим особенности конструкции таких бортов. Определение названия подобной техники означает способность самолета к набору высоты и снижению за счет вертикальной тяги двигателя. Причем в этой ситуации аппарат не развивает горизонтальную скорость. К тому же во время перелета подъемная сила возникает благодаря неподвижным крыльям авиалайнера. Для подобных модификаций характерен полет на малой крейсерской скорости – лучшие образцы показывают здесь ускорение до 700 км/ч.

Первый российский самолет этого класса — Як-36

Основным конструктивным отличием, которое определяет схему авиалайнера, здесь становится положение фюзеляжа. Современные суда этого типа выпускают с вертикальным или горизонтальным расположением корпуса. В первом случае силовая установка оснащается винтами или реактивными моторами, причем в обеих модификациям встречаются вариации.

Среди бортов с вертикальным положением фюзеляжа, которое называют tail sitter, известным названием лайнера станет Lockheed XFV. Этот борт оснащен винтами. На реактивной тяге в этой группе работает лайнер Х-13 Vertijet.

Lockheed XFV — судно с вертикальным положением фюзеляжа и винтовыми двигателями

Как видите, в этом направлении инженеры использовали множество вариаций. Предлагаем читателям подробнее изучить модели бортов производства СССР и России – ведь среди подобных моделей встречаются отличные концепции. В качестве примера приведем МиГ-29 (видео), вертикальный взлет которого вывел аппарат в лидеры истребителей своего поколения как отличное изобретение для решения многофункциональных военных задач.

Самолеты серии Як

Гонка вооружений ХХ века побуждала власти СССР к разработке летательного аппарата, которому нет аналогов. По этим причинам пионер Як-36 модернизировали до лайнера Як-38 в 1974 году. Целью конструкторов стало создание легкого борта, который способен подняться в воздух с места. На тот момент выпустили 4 единицы таких бортов, но преимущество западных инженеров побуждало российских авиаторов искать новые решения.

Як-41 считался лучшим СВВП в мире, но по определенным причинам модель сняли с вооружения ВВС РФ

Испытания модели в условиях реальных боевых действий на Фолклендских островах привело к появлению в 1978 году проекта модернизированной модификации Як-141. Здесь конструкторы добились поставленной цели и создали многофункциональный летательный аппарат, который признали лучшим в мире. Это сверхзвуковой авиалайнер, способный вертикально взлетать и маневрировать.

Самолет выполнял многофункциональные задачи и отличался хорошей защитой, что становится преимуществом любого истребителя. Кроме того, на то время западный мир не смог представить аналогов этого борта. К сожалению, сегодня подобные программы в России закрыты, поскольку летательные аппараты такого типа – потенциально опасны для летчиков.

Однако после легендарного Як-141 отечественные авиационные инженеры составили проекты двух самолетов ВВП: Як-43 и Як-201. Правда, оба изобретения не прошли испытаний и эксплуатации из-за сворачивания программы в этом направлении в начале девяностых годов. А технологии, по которым разрабатывали этот самолет, использовали в проекте лайнера F-35 западные авиаторы.

Миг-29

Еще один представитель этого класса – проект конструкторского бюро Микояна. Конструкторы начали работу над моделью в 1969 году, однако первый такой самолет выпустили в 1982, а испытали в 1984 году. Столь длительный промежуток связывают с поэтапным улучшением характеристик летательного аппарата и задержками из-за споров о лучшей конструкции лайнера.

Истребители Миг-29 числятся на балансе ВВС России и многих стран мира

К 2015 году в России выпустили 1 600 таких легких истребителей.

Модель успешно применялась в горячих точках еще со времен конфликта в Афганистане. Отметим, что этот самолет сегодня находится на вооружении России, стран СНГ, Израиля, стран Азии и Африки. Преимуществами этой модификации считаются крейсерская скорость в 850 км/ч, возможность запуска двигателя в полете и поражение цели, которая движется на скорости 230 – 2 500 км/ч.

Сила – залог добрососедства

А в России, к сожалению, дела с этим классом авиации обстоят чрезвычайно плохо. В 90-е годы программа их развития была закрыта, причем некоторые технологии оказались в США и там их успешно используют. К настоящему времени научно-технологические и инженерно-конструкторские школы СВКВП уничтожены. Как с грустью говорит Константин Попович, остались единицы специалистов, участвовавших в разработке Як-41.

Имеющаяся документация и сохранившиеся специалисты еще позволяют возродить производство отечественных СВКВП. Для этого, по оценкам Поповича, потребуется до десяти лет. Необходимы значительные расходы на воссоздание всей производственной цепочки, начиная с комплектующих. А прежде всего необходимо возродить производство соответствующих двигателей, для чего принять специальную государственную программу.

В современном однополярном мире гарантией сохранения партнерских отношений с государствами на западе, особенно за океаном, востоке и юге может быть только твердое понимание всеми сторонами, что военное давление на Россию не имеет смысла, успех военной операции против нее не обеспечен. Одним из важнейших факторов, позволяющих достигнуть устойчивого положения, является способность наших ВВС в любых условиях ответить агрессору. В свою очередь достичь этого возможно за счет достаточной группировки СВКВП.

Для отражения массированных ударов с воздуха нам необходимо ввести в сражение сопоставимое с атакующими силами количество истребителей во взаимодействии с наземными средствами ПВО. Значит, ВВС нуждаются как минимум в 250–300 самолетах вертикального и короткого взлета и посадки. Имея столько машин, Россия способна поднять на перехват агрессора не менее 100–150 СВКВП, даже если основные и запасные аэродромы с обычными самолетами уже разгромлены.

ВМФ России без авианесущих кораблей неспособен обеспечить решение такой ключевой задачи, как поддержание благоприятного оперативного режима за пределами досягаемости авиации берегового базирования. Воздушная поддержка особенно актуальна для прикрытия надводных кораблей, подводных лодок от базовой патрульной авиации противника, для предотвращения прорыва небольших групп надводных кораблей и катеров в защищаемые районы.

Корабли с СВКВП могут существенно повысить эффективность отечественного флота также в дальней морской и океанской зонах. Там они способны успешно решать задачи ПВО (это продемонстрировали английские «Харриеры» в ходе англо-аргентинского конфликта) и наносить удары по отдельным корабельным группам противника.

Как показывает опыт боевого применения американских универсальных десантных кораблей (УДК) против Югославии, их авиагруппы эффективны при нанесении ударов по наземным объектам в составе массированных авиационно-ракетных ударов, а также в ходе систематических действий.

Сегодня в составе нашего флота есть только один авианосец. Поэтому весь спектр задач, которые необходимо возложить на авиацию корабельного базирования, он своей авиагруппой решить не готов. На каждом из наших флотов необходимо иметь минимум два легких авианосца, имеющих СВКВП. В этой роли можно использовать УДК типа «Мистраль», навязанные нашему флоту. С такой авиагруппой их пребывание в составе ВМФ РФ будет серьезно обосновано.

Общие потребности ВМФ России в СВКВП составляют около 100 единиц, а с учетом ВВС нашей стране необходимо как минимум 350–400 машин. Проанализировав необходимые затраты на развитие аэродромной сети и компенсацию потерь от возможных упреждающих массированных авиационно-ракетных ударов противника, делаем вывод, что существенно дешевле обойдутся программа создания СВКВП и закупка необходимого количества таких самолетов. А эффективность обороны государства только возрастет.

Для новых авианосцев

Мировой опыт эксплуатации самолётов вертикального взлёта позволяет сделать вывод о том, что они являются необходимым звеном в палубной авиации. Однако основная роль сохранилась за самолётами с укороченным или обычным взлётом ввиду меньшей прихотливости и превосходства в боевом радиусе. На сегодняшний день конструкторы не нашли эффективной замены аэрофинишёру и катапульте.

Например, ВМС США уже несколько лет пытаются определить боевое предназначение истребителя пятого поколения корабельного базирования F-35B. Примечательно, что этот самолёт корпорации Lockheed Martin был создан на основе купленных у ОКБ Яковлева «ограниченных проектных данных» и внешне напоминает скорее Як-38, чем Як-141.

Учитывая планы Минобороны РФ по увеличению авианосного флота, России понадобятся как самолёты с укороченным и обычным взлётом, так и СВВП. Текущие заявления представителей военного ведомства свидетельствуют, что новые авианосцы могут стать базой для самолёта ОКБ Яковлева и корабельной версии истребителя поколения 4++ МиГ-35.

Однако практически ничего не известно о ситуации с разработкой палубного варианта истребителя пятого поколения Т-50. На представленном в 2015 году макете авианосца проекта 23000 «Шторм» отчётливо видны уменьшенные копии Т-50, Су-33 и МиГ-29К.

Преимущества и недостатки СВВП

История развития самолётов ВВП показывает, что до настоящего времени они создавались почти исключительно для военной авиации. Преимущества СВВП для военного применения очевидны. Самолёт ВВП может базироваться на площадках, размеры которых ненамного превышают его габариты. Кроме способности вертикального взлёта и посадки, самолёты ВВП обладают дополнительными преимуществами, а именно возможностью зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении в зависимости от используемых двигательной установки и системы управления. По отношению к другим вертикально взлетающим летательным аппаратам (например, вертолётам) — СВВП обладают несравненно бо́льшими, вплоть до сверхзвуковых (Як-141) — скоростями и в целом преимуществами, свойственными летательным аппаратам с неподвижным крылом. Всё это привело к увлечению идеей вертикально взлетающего самолёта, своего рода «буму СВВП» в инженерно-конструкторской и в целом авиационной областях в 1960—1970-е годы.

Посадка СВВП AV-8B Harrier II. Видны газовые струи вертикальной тяги

Прогнозировалось широкое распространение этого типа машин, предлагалось множество проектов военных и гражданских, боевых, транспортных и пассажирских СВВП различных конструкций (типичный для 70-х годов пример проекта пассажирского лайнера СВВП — Hawker Siddeley HS-141).

Однако, недостатки СВВП также оказались значительными. Пилотирование этого типа машин весьма сложно для лётчика и требует от него высочайшей квалификации в технике пилотирования. Особенно это сказывается в полёте на режимах висения и переходных — в моменты перехода из висения в горизонтальный полёт и обратно. Фактически, пилот реактивного СВВП должен перенести подъёмную силу, и, соответственно, вес машины — с крыла на вертикальные газовые струи тяги или наоборот.

Такая особенность техники пилотирования ставит сложные задачи перед пилотом СВВП. Кроме того, в режиме висения и переходных режимах СВВП в целом неустойчивы, подвержены боковому скольжению, большую опасность в эти моменты представляет возможный отказ подъёмных двигателей (такой отказ нередко служил причиной аварий серийных и экспериментальных СВВП). Также, к недостаткам можно отнести значительно меньшую в сравнении с самолётами обычной схемы грузоподъёмность и дальность полёта СВВП, большой расход топлива на вертикальных режимах полёта, общую сложность и дороговизну конструкции СВВП, разрушение покрытий взлётно-посадочных площадок горячим газовым выхлопом двигателей.

Указанные факторы, а также резкое повышение на мировом рынке цен на нефть (и, соответственно, авиационное топливо) в 70-х привели к практическому прекращению разработок в области пассажирских и транспортных реактивных СВВП.

Из множества предложенных проектов реактивных транспортных СВВП практически был завершён и испытан лишь один самолёт Dornier Do 31, однако и эта машина серийно не строилась. Исходя из всего вышеизложенного, перспективы широких разработок и массового применения реактивных СВВП очень сомнительны. В то же время, существует современная конструкторская тенденция к отходу от традиционной реактивной схемы в пользу СВВП с винтомоторной группой (чаще — конвертопланов): в частности, к таким машинам относится производящийся серийно в настоящее время Bell V-22 Osprey и разрабатываемый на его основе Bell/Agusta BA609 .

Технологический рывок

Основатель портала Military Russia Дмитрий Корнев в разговоре с RT предположил, что на «Шторме» будет базироваться смешанное авиакрыло, но усомнился в необходимости размещения там перспективной версии Як-141. Эксперт видит применение будущего самолёта ОКБ Яковлева в качестве ударной силы на универсальных десантных кораблях.

«Шторм» будет достаточно велик, и потому там имеет смысл разместить полноценную авиагруппировку. Напомню, что Як-38 разрабатывали под крейсера, и я думаю, что самолёт Яковлева было бы логично разместить на новых УДК, кораблях типа «Мистраль» и, наверное, на «Адмирале Кузнецове», — рассуждает Корнев.

При этом Корнев подчеркнул, что СВВП не сможет базироваться на десантных кораблях ВМФ советского производства из-за отсутствия на них необходимой инфраструктуры. Перспективный самолёт Яковлева будет приспособлен только для новых плавучих платформ, хотя и сможет приземляться на все корабли с вертолётной площадкой.

«В целом новость о возможном возрождении проекта Як-141 положительная. Несомненно, это будет технологическим рывком и повысит качество нашей конструкторской и лётной школ. Но какие-либо выводы делать рано, так как информация о военном применении самолёта вертикального взлёта нуждается в конкретизации», — сказал Корнев.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Сколько военных самолетов у России... Курганский авиационный музей... Как узнать время прилета самолета по ном... Истребитель F-35 — технические характери...