Конструктивна складнiсть крил реактивних лiтакiв

"Конструктивна складнiсть крила зi змiнюваноi стрiлкою перешкоджаi його широкому застосуванню", - констатували в 1955 роцi автори англiйського довiдника "Реактивнi лiтаки свiту". ПротеВа , уже тодi, повозивши з " сирими", недосконалими конструкцiями, авiабудiвники переконалися: застосування крила, стрiлка якого мiняiться в залежностi вiд швидкостi польоту, дозволяi на третину збiльшити радiус дii машини i на чверть знизити ii посадкову швидкiсть. Строго говорячи, змiнювана геометрiя, у широкому змiстi цього слова, не така вуж новинка в авiацii. шасi, повiтряний гвинт змiнюваного кроку, усiлякi засоби посадковоi механiзацii - дiя кожного з цих пристроiв зв'язано зi змiною конфiгурацii лiтального апарата. Та й сам принцип керування лiтаком заснований на вiдхиленнi кермових поверхоньВа чи крила оперення. Ще брати Райт змушували коритися свiй аероплан, перекошуючи кiнцевi частини площин.. Важко створити машину, позбавлену звичайних "недуг" досвiдченого лiтака. Випуск закрилкiв може викликати рiзке перебалансування апарата, утруднити пiлотування, недостатня твердiсть крила - усiлякi вiбрацii i як наслiдок - навiть руйнування конструкцii.

Случалося, мiцне, але надто " гнучке" крило так скручувалося при вiдхиленнi елеронiв, що дiяли вони "навпаки", накреняли лiтак усупереч дiям пiлота в зворотну сторону..

Словом, навiть традицiйнi методи змiни геометрii лiтака таять у собi багато сюрпризiв. Проблем куди бiльше, якщо зазiхають на статичнiсть самого крила: змiнюють у польотi його розмах, стрiлка, зовсiм забирають, скажемо, одне з крил бiплана. З труднощями не справився французький конструктор Махонiн, що побудував на початку 30-х рокiв лiтак з тВа крилом, що розсовуiться. Механiзм не був навiть перевiрений у польотi.

Лiтаки з перемiнною геометрiiю удалося побудувати радянському авiаконструктору i льотчику В. Шевченко. От що написав у звiтi про iспит монобiплана Шевченко льотчик-випробувач Г. Шянов: " Лiтак протягомВа усього процесу збирання зберiгаi стiйкий полiт i не вимагаi додатковоi роботи рулями. Вiбрацiй, зривiв i iнших ненормальних явищ не спостерiгаiться. Збирання вiдбуваiться протягомВа 6-7 с. По вiдчуттях льотчика процес збирання i випуску крил може бути збиранню i випуску шасi звичайноi машини ".

ДО 1946 року, створивши чимало лiтали зразкiв i проектiв Шевченко впритул пiдходить до iдеi лiтака зi змiнюваноi стрiлкою крила i розробляi, видимо, перший у свiтi проект такоi машини.

Чому ж, "обпiкши" на першихВа зразках, що лiтали, конструктори продовжували займатися перемiнноi стрiлкою?

.. Давно минули часи, коли спiввiдношення максимальноi i посадковоi швидкостей складало три-чотири.

Тепер як би нi росла швидкiсть лiтакiв, iхнi колеса не можуть стикатися з землею при ще бiльшiй швидкостi - вона i так уже перевалила за 300 км/ч. От i виходить: з кожним кроком уперед швидкiсний дiапазон збiльшуiться, а вiдношення граничних - максимальноi i посадковий - швидкостей пiдскочило до десяти.

Крила цiлком задовольняють своiму призначенню в широкому дiапазонi - вiд до швидкостi, що вiдповiдаi подвоiноi звуковий. А от на малих швидкостях стрiлка заважаi. Таке крило додаi машинi надлишкову поперечну стiйкiсть, утрудняi виконання маневрiв.

Несущi властивостi площин гiрше, нiж у прямого крила: величину пiднiмальноi сили визначаi не швидкiстьВа потоку, що набiгаi, а ii складова, спрямована перпендикулярно переднiй крайцi Вакрила. Вдобавок при польотi на великих кутах атаки знижуiться ефективнiсть засобiв механiзацii, що погiршуi злiтно-посадочнi властивостi машини. Тим часом для сучасного лiтака знаходиться робота практично на усiх швидкостях i висотах.

Проектувати ж машину класичним методом компромiсiв мiж суперечливими вимогами стаi усе сутужнiше i сутужнiше.

Конструктори намагаються уникнути достатку типiв бойових машин, прагнучи утiлити властивостi кожноi з них в однiй, унiверсальноi, багатоцiльовий. Подiбний лiтак повинний на гранично малiй висотi з надзвуковою швидкiстю проникати на територiю супротивника. Його ж приходиться використовувати для перехоплення ворога, що летить на граничнiй висотi. Не виключено, що багатоцiльовiй машинi прийдеться супроводжувати в далекому рейсi бомбардувальник.

Якщо рiшенню однiii з цих задач буде сприяти крило малоi площi i великий, то для iншоi, скажемо, для польоту на дальнiсть, вимоги дiаметрально протилежнi.

Де ж вихiд? Звичайно, вже в схемi монобiплана. Але сам принцип змiни геометрii найголовнiшого елемента лiтальноi машин-крила допомiг i цього разу . На авiацiйному святi в Домодедовi (1967 р.) глядачi бачили, як над трибунами проносилися радянськi лiтаки з крилом перемiнноi с. Плавно i швидко займають крила положення, найбiльш придатне для поставленоi бойовоi задачi.

Це непроста задача - змусити крило в будь-якiм положеннi виконувати свою основну функцiю i не бути джерелом рiзномастих коливань. Конструкторам потрiбно було домогтися, щоб при змiнi кута машина не втрачала стiйкостi, була керованою. Адже мало того, що при цьому перемiщаiться маса, "гуляi" i крапка додатка аеродинамiчного навантаження на несущу поверхню, фокус крила, iнакше впливають один на одного повiтрянi потоки на крилi, фюзеляжi, хвостовому опереннi. А поворотний вузол крила - це цiлий комплекс проблем! По-перше, вузол повинний бути легким i компактноi i при цьому витримувати колосальнi навантаження i не мати люфтiв. По-друге, вiн повинний забезпечити строгу синхроннiсть вiдхилення консолей.

РЖ усе-таки всi найважливiшi проблеми вимiру стреловидности були успiшно вирiшенi. Краще тому свiдчення - польоти таких машин у СРСР, Францii, США. Але авiабудiвники йдуть далi. На сторiнках авiацiйних журналiв миготять зображення лiтакiв наступного поколiння. Судячи з цих проектiв, принцип змiнюваноi геометрii застосований не тiльки до крил. У польотi мiняiться конфiгурацiя всього апарата.

ЛРЖТАКИ З ВЕРТИКАЛЬНИМ ЗЛЕТОМ РЖ ПОСАДКОЮ

Варто простягнути iсторичнi зв'язки, розповiдаючи i про iншiй, теж неновiй iдеi - лiтаку з вертикальним злетом i посадкою. Але не тiльки тому, що iсторiя цiкава, так сказати, сама по собi. Вертикально злiтають апарати i лiтаки з перемiнноi стрiлкою крила - спроба рiзними засобами вирiшити одну i цю же проблему, протирiччя мiж швидкiсними i злiтно-посадочними режимами. РЖ якщо конструктори -"геометри" прагнуть полегшити все-таки нормальнi - по-лiтаковому - злiт i посадку, те "вертикалки" геть-чисто усунули i розбiг i пробiг.

Одне з рiшень проблеми крапкового старту - злiт з рампи. З могутнiм двигуном, з ракетними прискорювачами, на форсажi винищувач кулею зриваiться зi спецiального спорудження - рампи i, що пiдпираiться величезною тягою, йде вгору. Так наприкiнцiВа 50-х рокiв стартував на Мить-19. " Шиянов злiтав з вiддаленоi крапки аеродрому, - згадуi льотчик-випробувач И. Шелест, - i видовище це сприймалося в першу секунду як щось надприродне, як вигнання з пекла провиненого сатани. Начебто раптом земля i з розпеченою магмою виплеснула деякий чорний предмет. Двома секундами пiзнiше, випереджаючи кромiшнiй вогонь i дим, свiдомiсть виявило в темному предметi лiтак.. Потiм пекельний гуркiт рiзко обривався. Митi назустрiч сонцю, небу, життю ". Однак машинi, що може так злiтати, не вистачало " крапковоi" посадки. Сiдала Мить, як звичайно, з вереском покришок об бетонку, з випущеними на максимальний кут закрилками, iнодi з гальмовим парашутом.

Злiтав з рампи й американський " Супер Сейбр ". Двигун (на форсажi) розвивав тягу 7250 кг. Стартовий прискорювач 59 тис. кг! Уже через 4 з послу вiддiлення вiд рампи швидкiсть досягала 440 км/ч.

Без рампи не мiг нi стартувати, нi приземлятися американський лiтак вертикального злету i посадки Райан Х-13. Оснастили машину могутнiм ТРД, тяга якого перевищувала злiтну вагу Х-13.

Разом з рампою машина приймала вертикальне положення, повисала на гаку, а стартуючи, вiд'iднувалася вiд нього. Посадка жадала вiд пiлота ювелiрноi роботи: потрiбно було плавно, збiльшуючи кут атаки, загальмувати Х-13, перевести його з горизонтального у вертикальне положення, зачепитися гаком за трос, пiдвести машину до рампи i "зiстикуватися" з нею. На висiннi пiлот манiпулюi газовими рулями i, якщо кабiна не оснащена поворотним крiслом, знаходиться в не занадто зручнiй позицii - ногами догори.

Непросто було i керуватиВа лiтаками, що зависли. Порив вiтру, "власна" вихлопний струмiнь, вiдбитий бетонкою, - усе це перешкодило Х-13 стать бойовою машиною.

Будували в 50-х роках гвинтовi лiтаки, що обходилися без рампи, Конвер ХРУ-1 i Локхiд ХРУ-1. Шасi розташовувалося: у " Конвера " на кiнцях хрестоподiбного стабiлiзатора, а в "Локхiда" на кiнцях трикутного крила, верхнього i нижнього кола. Стартували машини з положення "коштуючи на хвостi" i переходили потiм у "нормальний" полiт.

Подiбно першим лiтакам з перемiнноi стрiлкою, раннi вертикально злiтають не стали основою нинiшнiх апаратiв такого типу, але допомогли конструкторам усвiдомити всю складнiсть проблеми, намiтити коло ще не вирiшених задач. Важливо було не просто знайти оптимальну схему СВВП (так коротко називають лiтаки з вертикальним злетом i посадкою) , а зрозумiти загальнi закономiрностi "висячого" польоту, посадки з урахуванням впливу землi, керування без всяких аеродинамiчних рулiв.

Для цих цiлей у нашiй краiнi побудували лiтаючий стенд "Турболет" лiтаючий ТРД зi змонтованими на ньому кабiною, шасi, а саме головне - хрестоподiбно розташованими штангами газових рулей. Лiтав на " Турболетi " Ю. Гарнаев. Схожий експериментальний апарат створила й англiйська фiрма "Роллс-Ройс".

На вiдмiну вiд нашого "Турболета ", у якого двигун розташовувався вертикально, ТРД "англiйця" розташували "лежачи"..

Струмiнь направляли вниз i в сторони спецiальними трубами-дефлекторами. Двигуни, що змiнюють своi положення в залежностi вiд режиму - злету-посадки, розгону-гальмування, крейсерського польоту, ТРД iз дефлекторами для вiдхилення струменя, комбiнованi силовi установки, що складаються з незалежних друг вiд друга маршового i пiднiмального двигунiв, - СВВП таких схем побудованi у ведучих авiацiйних державах. Прикладами лiтакiв зВа реактивним струменем, що вiдхиляiться, можуть служити радянський СВВП, показаний у 1967 роцi на авiацiйному святi Хоукерсiддлi "Херрiер", кiлька варiантiв якого серiйно випускаються в Англii.

Про перспективи вертикально злiтаi авiацii ще в 1966 роцi журнал "Спейс енд еронотiкс" (США) писав так: ".. Двигун зi змiнюваним напрямком вектора тяги забезпечуi гарнi характеристики при зльотi й операцiях по перехопленню, однак дальнiсть польоту такого лiтака мала. Невеликий дозвуковой лiтак з турбовентиляторами, розташованими в крилi, маi гарнi характеристики в польотi в землi, однак дальнiсть цiii машини обмежена. ЯкВа двигуни для вертикально злiтаi чи з малою довжиною розбiгу лiтака.. повиннi бути обранi чи ТВРД (турбовентиляторнi реактивнi двигуни) , що мають кращi характеристики при польотi в землi, чи ТРД, очевидно, бiльш придатнi для польотiв з великими числами М на великiй висотi. Одним з компромiсних рiшень i застосування ТВРД зi змiнюваним напрямком вектора тяги, з легкими пiднiмальними двигунами; двигунами, що визначають розмiри лiтака, будуть маршовi, а не пiднiмальнi двигуни".

Новiтнiй представник сiмейства вертикально злiтають - досвiдчений багатоцiльовий лiтак ХРУ-12А фiрми " Рокуелл" (США) . За схемою ця машина, призначена для базування на авiаносцях, -" утоку" з горизонтальним оперенням у носовiй частинi фюзеляжу.

Вертикальне оперення на кiнцях дуже короткого трикутного крила. Частина реактивного струменя придiляiться вiд двигуна i викидаiться вертикально вниз через щiлини в крилi. У залежностi вiд потужностi вiдведеного потоку лiтак стартуiВа чи вертикально пробiгаi перед вiдривом близько 90 м.

ПОВРЖТРЯНРЖ АВРЖАНОiРЖ.

Друге народження переживаi зараз ще одна, бути може, сама давня iдея повiтряного авiаносця, бойова комбiнацiя двох чи декiлькох лiтальних апаратiв. Ще в першу свiтову вiйну англiйцi випробували так називану " антицеппелинную" систему: дирижабль патрулював у чеканнi нiмецьких цепелiнiв-бомбовозiв з пiдвiшеним до нього винищувачем. Якщо наближався ворог, лiтак вiддалявся вiд оболонки i, вiдбивши атаку, повертався на авiаматку. У нашiй краiнi успiшно пройшли iспиту ланки В. Вахмiстрова: великi лiтаки, на собi винищувачi И-4, И-5, И-16. На початку Великоi Вiтчизняноi вiйни кiлька ланок взяли участь у бойових дiях.

Пiсля вiйни американцi експериментували з комбiнацiiю бомбардувальника В-29 i двох прямокрилих винищувачiв Р-84. Як би ескортуючи " Сверхкрепость ", Р-84 летiли з нею крилом до крила: права i лiва консолi В-29 минулому зчепленi з площинами винищувачiв. Двигуни Р-84 працювали на помiрному, економiчному режимi. Через велике подовження "складеного" крила пiдвищувалася аеродинамiчна якiсть. При необхiдностi винищувачi вiдчiплювалися i захищали свого лiдера.

Як з'ясувалося через багато рокiв, кращi шанси на майбутнi виявилися в iншоi комбiнацii: У-29 зi спецiально побудованим "бортовим" винищувачем ХР-85 "Гоблiн". При навантаженнi крило ХР-85 складалося. Оперення компактне, з чотирьох площин. По вираженню авторiв довiдника "Реактивнi лiтаки свiту", винищувач ХР-85 фактично перетворився в крилатий реактивний двигун, на якому буквально верхи сидiв льотчик".

Улiтку 1948 року вiдбулося перше вiддiлення "бортового" винищувача вiд авiаматки. Досвiдчений льотчик-випробувач не змiг причалити до носiя i, ледь уникнувши загибелi, приземлив машину за допомогою аварiйноi посадковоi лижi. Труднощi з поверненням ХР-85 на борт носiя розчарували вiйськових, експерименти припинили. Але, як виявилося, до пори..

З кiнця 60-х - початку 70-х рокiв фiрма "Локхiд" займаiться за завданням ВВС США розробкою вiйськовоi комбiнацii лiтака-авiаносця i телекерованих лiтальних апаратiв. Поставлена задача - збiльшити радiус дii легень, бойових машин збiгалася з надiiю "Локхiд" знайти нову сферу застосування для свого транспортного лiтака мiсткостi З-5А. У 1971 роцi над комбiнацiiю стала працювати фiрма "Боiнг" i одержала в 1972 роцi вiд ВВС тактико-технiчне завдання на проектування повiтряного авiаносця для телекерованих апаратiв: модифiкованого Боiн м-747 i шести апаратiв лiтакового типу Райан ВОМ-34.

РД i варiант У-747 i 24 спецiально спроектованих телекерованих апаратiв. Усерединi простороi середньоi частини носiя, перетвореноi в ангар, лiтаки будуть знаходитися пiд час iхнього транспортування. З чрева "Боинга" лiтаки зможуть стартувати через кожнi чверть години. З тiiю же частотою посадкаВа апаратiв, що повернулися. Стартом, посадкою i виконанням бойового завдання будуть керувати оператори на бортi авiаносця. Допомагати iм повинна система, що складаiться з телевiзiйноi установки поблизу посадковоi трапецii i комп'ютера.

Як передбачаiться, авiаносець доставить телекерованi лiтаки до району бойових дiй, але сам залишиться в недосяжностi для ПВО супротивника. Виконавши завдання, снаряди повертаються на "Боинг".

Якщо цiль дуже далеко вiд бази й у "матки" не вистачаi палива на всю операцiю, то стартують два лiтаки. Один несе телекерованi лiтаки, iнший " пiд зав'язку " залитий паливом. Перший випускаi пiдопiчних i вiдразу ж повертаiться. Другий же керуi лiтаками, приймаi iх на борт i повертаi "додому"..

ВИСНОВОК

Змiнювана стрiлка, вертикальний злiт i посадка, комбiнацiя повiтряного авiаносця з телекерованими лiтаками, багато iнших новинок не витиснули з вiйськовоi авiацii звичайнi машини. Одна з причин (крiм розумiнь, що стосуiться бойового застосування лiтакiв) економiчна.

Мало того, що з прогресом авiацii лiтальнi апарати стають усе складнiше в проектуваннi, iспитах, виробництвi, вони безупинно дорожчають. От лише кiлька цифр. Вартiсть винищувача СПАД часiв першоi свiтовоi вiйни - 10 242 долара.

"Лайтнiнга" випуску 1932 року - 134 284, а " Сейбра " (1950 р.) - 218 460 доларiв. "Фантом" (1962 р.) коштуi вже бiльш 2, а F-111 (1963 р.) - майже 6 мiльйонiв! Неабияку лепту у вартiсть нових лiтакiв вносить устаткування, яким насичений будь-який сучасний винищувач,Ва чи штурмовик бомбардувальник.

Надзвичайно пiдготовка пiлотiв. Десятилiття назад, за даними авторитетного журналу "Интеравиа" (Швейцарiя) , повна вартiсть пiдготовки льотчика надзвукового винищувача " Лайтнинг" складала 364 тисячi доларiв. Ремствували американськi вiйськовi на складнiсть обслуговування сучасних винищувачiв-бомбардувальникiв пiд час в'iтнамськоi вiйни. За свiдченням журналу "Интеравiа", "70% лiтако-вильотiв тактичноi авiацii затрачаiться на удари i по наземним цiлям з малих висот у ходi безпосередньоi пiдтримки сухопутних вiйськ i iзоляцii району бойових дiй ". Природно, що бойовi дii такого роду вимагають швидкоi реакцii ВВС на запити вiйськ.

Швидкiснi, але складнi машини, хоча i швидко добиралися до мети, упускали момент через "неодружений" простою на аеродромi. Саме з цiii причини на завдання по оперативнiй пiдтримцi вiйськ частiше, нiж сучаснi F-105 "Тандерчiф" i F-4 "Фантом", стартував застарiлий F-100 " Супер Сейбр". До бойового вильоту його готували набагато швидше.

Далеко не завжди сучаснi надзвуковi лiтаки можуть використовувати i своi висотнi данi. Дii в стратосферi, де тактична авiацiя невразлива для зенiтних ракет, мало чим допомагають наземним вiйськам. Найбiльш придатнi середнi висоти небезпечнi i жадають вiд лiтакiв гарноi маневреностi, а вiд екiпажiв вiдмiнноi лiтноi виучки: адже на втратах прямо позначаiться час перебування машин у зонi ПВО. Бiльше заходiв на мету вище iмовiрнiсть поразки зенiтним вогнем. Через недостатню маневренiсть 20-тонний "Тандерчiф" не мiг часом виконати рiзкий протизенiтний маневр i, случалося, ставав жертвою дозвукових пiвнiчно-в'iтнамських Мить-17..

Досвiд агресивноi вiйни у Вiтнаму, вiйськовi подii на Близьких Схiд змусили захiдних стратегiв не тiльки тверезо оцiнити можливостi сучасноi бойовоi авiацii, але i порiвнювати звабнi данi новiтнiх лiтакiв з iхньою вартiстю, простотою обслуговування, потребою в добре оснащених базах.

От чому, замовляючи промисловостi авiацiйну технiку, армiя, ПВО, iншi замовники керуються принципом "цiль повинна виправдувати засобу". РЖнакше кажучи, не треба жадати вiд сучасного лiтака для авiапiдтримки величезних швидкостей i стелi, вiд винищувача-перехоплювача - могутнього бронювання, i вiд вертикально злiтаi машини - дальностi дii бомбардувальника.. " Для iлюстрацii цього можна привести приклад з американськими лiтаками Р-14 i Р-15, - писав генеральний авiаконструктор А. Яковлiв. - Цi новiтнi унiверсальнi винищувачi важать 18 - 20 т, iхня вартiсть 10 - 12 млн. доларiв за кожен, але ж по своiму призначенню вони повиннi бути масовими лiтаками. Очевидно, i самi американцi прийшли до висновку про надмiрну вартiсть своiх лiтакiв. Тому на початку 70-х рокiв у США був оголошений конкурс на створення винищувача простоi i недорогоi конструкцii з мiнiмумом устаткування i злiтною вагою не бiльш 9 т. У результатi в 1974 роцi з'явилися винищувачi УР-16 i УР-17, польотна вага яких 8 - 9 т.. " "Отже, вибiр системи, - укладаi А. Яковлiв, -повинний бути строго обТСрунтований технiчно, тактично й економiчно".

Особлива увага закордоннi авiаконструктори придiляють спецiальним лiтакам для авiапiдтримки наземних вiйськ. Але всупереч, здавалося б, " вiчному " прагненню авiаторiв лiтати швидше, нинiшнi штурмовики лише ненабагато швидше поршневих ветеранiв другоi свiтовоi вiйни. Новiтнiй Ферчалд А-1ОА, наприклад, розвиваi максимальну швидкiсть 742 км/ч. У крейсерському польотi - 355 км/ч.

Оснащена двома двоконтурними ТРД, машина при злiтнiй вазi 20,5 т несе на зовнiшнiй пiдвiсцi до 8392 кг бомб i ракет. Бойова ноша пiдвiшуiться до 24 крапок на крилi i фюзеляжi.

Простiй по конструкцii, живучий лiтак призначений для атаки об'iктiв на поле бою, патрулювання й ударiв по викликах вiйськ, супроводу бойових i транспортних вертольотiв, розвiдки в тактичнiй глибинi..

Прогнози - пiдступна штука. Пройдуть роки, час i прогрес внесуть своi виправлення в довгостроковi перспективи, зроблять явою нинiшнi розробки, знiмуть з повiстки сьогоднiшнi i завтрашнi проблеми, поставлять новi.. Одне очевидно: авiацiя - динамiчна, що швидко реагуi на вся нове, галузь технiки - i надалi залишиться ареною творчого змагання i спiвробiтництва дослiдникiв рiзних напрямкiв, iнженерiв, робiтникiв, льотчикiв, усiх, кому ми зобов'язанi дивною можливiстю лiтати всупереч силi земного притягання.

Вместе с этим смотрят:

Бiологiчна зброя. Ураження при вибухах

Безопасность Республики Беларусь в военной сфере

Боевая служба временного розыскного поста

Боевое применение мотострелковых подразделений, частей, соединений на БМП

Вклад М.В. Фрунзе в развитие советской военной стратегии, оперативного искусства и тактики