Літаки вертикального зльоту і посадки. Особливості літаків. Реактивні літаки цього типу. Їх застосування, Детальна інформація

  У 60-х роках переважало думку, що велике число і розмаїтість проектів і програм літаків ВВП свідчать про те, що автаконструктори розглянули уже всі рішення проблеми вертикального злету і посадки. Створилося враження, що вони краще підготовлені до реалізації замовлень у майбутньому, ніж конструктори, що більш 20 років тому приступали до розробки військових надзвукових літаків. Однак наступна практика використання надзвукової авіації показала малу імовірність того, що в найближчому майбутньому надзвукові самоёлти ВВП знайдуть широке застосування. На це вказують труднощі, що виникають прни їхньої розробки, і той факт, що літні дані, якими вони володіють, значно гірше, ніж у звичайних сучасних літаків, при більш високій вартості виготовлення й експлуатації  і меншій надійності.

Принципи використання літаків ВВП і КВП

  Історія розвитку літаків ВВП і КВП показує, що дотепер вони створювалися винятково для військової авіації. Тому принципи використання і типи еадач, що передбачалися чи раніше очікувалися в майбутньому, мали вирішальні значення при пошуку найкращих рішень. Потреба в літаках подібного типу викликана необхідністю рассредоточениявоенной авіації з метою уникнути її знищення на стоянці.  Розосередження сучасних військових літаків, що вимагають аеродромів із протяжённними взлётно - посадоточними смугами, дуже утруднено не тільки через малий колличества останніх (навіть з обліком відповідних цивільних аеродромів), але через малу імовірність будівництва нових в умовах війни. Це означає, що вертикальний зліт і посадка дають на перший погляд оптимальне рішення, оскільки літак ВВП може базуватися на площадках, розміри яких не набагато привишают його габарити.

  Крім здатності вертикального злету і посадки, літаки ВВП мають додаткові переваги, а саме можливістю зависання, розвороту в цьому положенні і польоту в бічному положенні в залежності від используваемих рухової установки і системи керування.

  Перераховані приемущества літаків ВВП у бойових умовах значно знецінюються наявністю серйозних недоліків, що приводять до ускладнень експлуатації таких літаків і погіршенню їхніх літних даних. Іспиту надзвукових літаків і досвід їхньої експлуатації у військових частинах показивют, що розосередження великого числа малих груп літаків у різних місцях   вигідно з погляду безпеки, але не зручно з погляду матеріально - технічного забезпечення (паливом, запасними частинами, боеприсами і т.д.), що вообщем не повинне залежати від наземного транспорту. Використовувані в дійсні час системи матеріально - технічного забезпечення й обсуживания не пристосовані до експлуатації у важкодоступній місцевості. Тому необхідно створити нову систему, здатну функціонувати при частій зміні місць базування, вирішувати, крім задач керування польотами і технічним обслуговуванням, багато інших проблем, зокрема питання роботи, житла, харчування, побутового обслуговування і відпочинку літного і наземного персоналу. У цій ситуації чсно, що тільки военна - морська авіація, що розташовує авіаносцями, готова до ефективной експлуатації літаків ВВП. І не випадково при проектуванні сучасних літаків вертикального злету і посадки і КВП передбачається їхнє базування палубах авіаносців.

  Інша група недоліків літаків ВВП стосується літних характеристик. Однієї з них є чутливість до поривів вітру при польоті на малих швидкостях, вселдствии чого зліт і посадка в неспокійній атмосфері стає небезпечним. До недоліків варто віднести і значну різницю у вантажопідйомності літака звичайного злету і вертикального чи короткого злету.

  Злітна маса літака під час експлуатації може бути різної в залежності від кількості прийнятого на борт вантажу ( чиозброєння палива). При цьому в звичайних літаків збільшення злітної маси приводить до подовження шляху разбкга, а в літаків ВВП - неможливості вертикального злету. Для используваемих у даний час рухових установок приблизно можна вважати, що літак ВВП у варіанті вертикального злету може підняти вантаж, у два рази менший, чим при звичайному зльоті. Через цей діапазон задач і радіус дії такого літака істотно залежить від розташування району бойових операцій стосовно місця злету і від можливості вибору наступного місця посадки. Опредиляющим параметром літака ВВП є величина, обраьная тяговооружённости, тобто відношення злітній масі до тяги при зльоті. Дослідження показали, що для вертикального злету необхідна наявність значного резерву вертикальної складової тяги стосовно ваги літака.

У сучасних околозвукових і надзвукових літаках ВВП відношення злітній масі до тяги двигунів складає ~ 0,65-0,85 кг/даний. Вертикальна тяга створюється або шляхом відхилення вниз реактивних струменів тягових двигунів, що забезпечують поступальний рух літака, або за допомогою спеціальних піднімальних двигунів, встановлених у положенні, близькому до вертикального.



Розташування піднімальної рухової установки й елементів системи струминного (реактивного) керування літака "Міраж" HYPERLINK "http://vtol.boom.ru/vtol/bal/index.html" "Бальзак" фірми "Дассо"

  У таблиці представлені характеристики чотирьох надзвукових літаків вертикально злету і посадки. Порівняння показує, що літаки розрізняються аеродинамічними схемами, системами керування на різних етапах польоту і принципами роботи рухових установок.

  Поява окремих двигателй для вертикального і горизонтального польоту в літаках "Міраж" HYPERLINK "http://vtol.boom.ru/vtol/bal/index.html" "Бальзак" і HYPERLINK "http://vtol.boom.ru/vtol/mir_3-5/index.html" "Мираж" -III-V фірми "Дассо" не було випадковим. Цьому послужили дві причмни. Перша з них визначається бажанням використовувати вже існуючу конструкцію з мінімальними змінами. Друга причина випливає з порівняльної оцінки переваг і недоліків рухової установки такого типу. Поділ функцій між двигунами дозволяє вибрати оптимальні типи двигунів для дуже різних умов злету - посадки і горизонтального польоту, особливо на надзвуковій швидкості.

  Не менш важливої є проблема безпеки під час зависання, тому що в случаии аварії одного чи декількох піднімальних двигунів повинна зберігатися можливість благополучного приземлення. Параметри такої рухової установки залежать головним чином від характеристик піднімальних двигунів. Ці двигуни повинні мати малу питому масу (стосовно піднімальної сили), малі розміри, високу надійність і низьку вартість. Виконання цих вимог виявляється можливим завдяки короткочасній роботі двигунів - два рази на кожен політ по 30-40 з в обмеженому діапазоні швидкостей і висот. Як випливає з опублікованих даних, така рухова установка на літаку ВВП може бути ефективної тільки за умови створення піднімальних двигунів з питомою масою не більш 0,05 кг/даний. (Для порівняння нагадаємо, що двигуни літака "Міраж" III-V мають уделюную масу 0,08 кг/даний.)



HYPERLINK "http://vtol.boom.ru/vtol/vj/index.html" Vj-101C

Проект літака HYPERLINK "http://vtol.boom.ru/vtol/vj/index.html" Vj-101C об'єднання "EWR-Зюд" розроблявся в інших умовах . Спочатку передбачалося, що це буде літак- перехоплювач, що замінить у 70-х роках літак F-104G (пізніше була прийнята програма "Панавиа"), але потім з'явилися вимоги польоту на малій висоті (використання літака для нанесення ударів по наземним цілям), що обумовило приминения економічної рухової установки. У цій ситуації більш вигідної виявилася комбінована система, у якій частина двигунів використовується тільки при зльоті, посадці і не перехідних режимах. Був розроблений проект рухової установки з двома піднімальними двигунами, розташованими вертикально за кабіною пілота, і чотирма підйомно-маршовими двигунами, поміщеними в двох оворотние гондол, закріплені на кінцях крила. Вибір такої схеми рухової установки продиктирован наступними розуміннями:

  - під час злету і посдки може бути використана тяга всіх двигунів;

  - можна приминить форсування в двигунах, встановлених у гондолах, що підвищує їхній ефективность ціною деякого збільшення маси конструкції;

  - відсутні втрати тяги, що мають місце в рухових установках з відхиленням струменя газів;

  - використання поворотних гондол спрощує перехід у різні фази польоту;

  - керування в рижимах висіння, вертикального злету і посадки може бути легко реализованно шляхом деффиринциального зміни тяги окремих груп двигунів, завдяки чому не потрібна спеціальна система струминного (реактивного) керування (приминения якого викликає усложние конструкції і збільшення її ваги і зниження ефективності по тяги в наслідку додаткової витрати стиснутого повітря);

  - відсутність тягових двигунів і їх сопів у фюзеляжі дозволяє рациональнее використовувати обсяг літака, наприклад розмістити все паливо поблизу центра ваги і спростити конструкцію головних опор шасі;

  - зміна напрямку тяги двигунів дає можливість здійснити короткий зліт і посадку;

  - вплив землі в режимі висіння ( щоприводить до засмоктування вихлопних газів і підвищенню температури) невелико, оскільки воздухозаборники двигунів у гондолах розміщаються досить високо;

  - установка гондол на кінцях крила в прийнятій аеродинамічній схемі зменшує нагруженность конструкції і її масу, а також облнгчает доступ при обслуговуванні.

  Єдиним істотним недоліком прийнятої системи рухової установки є додатковий опір від гондол. Порівняння результатів дослідження для такий компановки і систем, у якій тягові двигуни розташовуються у фюзеляжі, показало, що різниця опорів дорівнює опору однієї гондоли. Система рухової установки з поворотними гондолами застосовна тільки в літаках із крилом малого подовження, оскільки підйом літака за допомогою сил, прикладених до кінців довгих консолей крила, зв'язана зі збільшенням маси, тому що при цьому необхідно використовувати відповідно більш міцну і тверду конструкцію.

  Поворотні гондоли одна з найбільш цікавих особливостей літака HYPERLINK "http://vtol.boom.ru/vtol/vj/index.html" Vj-101C . Ваговий аналіз показує, що механізм повороту гондол важить менше, ніж система відхилення реактивного газового струменя. У конструкції вузла повороту використані шарикоподшипники великого діаметра, убудований у бічну стінку гондоли, і трубчаста вісь, через яку подається необхідне харчування. Гондоли повертаються гідроприводами, що працюють у здвоєній гідросистемі з насосами, розміщеними безпосередньо на двигунах. Установка рознімних з'єднань паливної і гидровлической системи і блоку керування в площині кінцевих перетинів крила дозволяє легко демонтувати гондоли, як окремі агрегати. Запуск двигунів виробляється з помущью гидровлического стартера.

  Істотну проблему при проектуванні літака вертикального злету і посадкипредставляет вибір типу воздухозаборников, що повинні удолитворять вимогам, що відносяться до принципово різних режимів польоту. Однієї з труднощів є запуск піднімальних двигунів у горизонтальному польоті при позитивних кутах атаки фюзеляжу, оскільки в районі воздухозаборника створюється розрядження, а в районі сопла - підвищений тиск. Задача зважується за допомогою великих щитків, розташованих на верхній і нижній поверхнях фюзеляжу, що викликають рух рух повітря, сприятливий для роботи двигунів. Воздухозаборники основних подъёмно - маршових двигунів розраховані на сверхзвукавую швидкість польоту, тому на зльоті і посадці виявилося необхідним застосування додаткового воздухозаборника, що утвориться при видвижениипередней частини гондоли вперед одночасно з випуском щитків і шасі. Щілина, створювана при цьому на поверхні гондоли, збільшує площа перетину воздухозаборника і сприятливо впливає на розподіл швидкості і тиску повітряного потоку на вході в компресор навіть при сильних горизонтальних поривах вітру.



Принцип дії ежекторной системи