Развитие авиации ВМФ в послевоенный период
Страница 8
Работы по сокращению длины разбега велись в двух направлениях. Первое направление предусматривало увеличение подъемной силы крыла за счет применения на нем различных устройств (предкрылков, интерцепторов), управляющих пограничным слоем, а также отсасывание слоя, изменение геометрии крыла в полете.
Второе направление имело целью за короткое время обеспечить самолету дополнительное ускорение при взлете. Это достигалось за счет следующих организационных мероприятий и научных идей:
· управления тяги двигателей (путем применения форсажных камер);
· использования стартовых ускорителей (пороховых или ЖРД);
· катапультирования самолета.
Более сложной оказалась разработка способов сокращения длины пробега. Для этого исследовали разные варианты, а именно:
· аэродинамическое торможение (установка на крыле тормозных щитков, размещение в хвосте самолета тормозного парашюта);
· механическое торможение (установка на шасси мощных тормозов различных конструкций);
· газодинамическое торможение (реверс тяги двигателей) и, наконец, насильственное торможение (аэрофинишеры).
На рубеже 50-х и 60-х годов конструкторы вплотную подошли к принципиально новому решению этой проблемы - созданию самолетов, способных взлетать и садиться вертикально, не теряя своих главных скоростных качеств и грузоподъемности. А начиналось это с создания вертолета (винтокрыл И.И. Братухина √ 1936 г., Н.И. Камова √ 1959 г.) и закончилось созданием самолетов вертикального взлета и вертикальной посадки. Весь процесс создания таких летательных аппаратов занял около полутора десятков лет.
Для выполнения вертикального взлета и посадки (самолет должен был зависать в воздухе, осуществлять разгон и гасить скорость до нуля) необходимо было обеспечить три условия.
· Первое - силовая установка должна иметь тягу, превышающую массу самолета, или же самолет должен иметь специальные устройства (эжекторы), увеличивающие тягу основной силовой установки.
· Второе - тяга на взлете и посадке должна быть направлена вверх, а при полете - горизонтально (за счет поворотного сопла, изменяющего вектор тяги двигателя).
· Третье - на самолете, кроме аэродинамических рулей, должны быть струйные рули для управления самолетом в трех плоскостях (по курсу, крену и тангажу) как на режиме висения, так и на переходных режимах до эволютивной скорости, когда вступают в работу аэродинамические рули.
Одним из первых в мире разработку и создание боевого самолета такой конструкции осуществил в начале 70-х годов дважды Герой Социалистического Труда А.С. Яковлев.
При создании СВВП исследования шли по нескольким направлениям.
· Первое направление предусматривало использование на самолете одних и тех же двигателей как для режима вертикального взлета и посадки, так и для обеспечения горизонтального полета. В этом направлении наиболее перспективными (получившими практическую реализацию в боевой авиатехнике) оказались самолеты, у которых вертикальная и горизонтальная тяга создавалась одним турбореактивным подъемно-маршевым двигателем (ПМД) путем поворота потока газов специальным соплом (соплами), а также самолеты с дополнительными подъемными двигателями (ПД), синхронно связанными с основным подъемно-маршевым двигателем. ПД использовались только на взлете и при посадке. Менее перспективными в этом направлении были такие самолеты, у которых для получения вертикальной (горизонтальной) тяги на 90╟ поворачивались отдельные агрегаты (винты, турбовинтовые двигатели вместе с винтами или крыло вместе с турбореактивными двигателями) или силовая установка в целом.
· Второе направление включало разработку самолетов, у которых для горизонтального полета использовались одни силовые установки, а для вертикального режима - другие.
· Третье направление имело целью создание самолетов с изменением конструктивных параметров в полете (поворот винтов, двигателей, крыла вместе с силовыми установками, части крыльев, части винтов и т.д.). Широкие применение на реактивных самолетах получало изменение геометрии крыла. Однако этот способ для сокращения взлетной и посадочной дистанции к СВВП не подходит.
· Четвертое направление - СВВП с эжекторными и вентиляторными установками - можно, по-видимому, считать перспективным. Здесь тяга двигателей меньше взлетной массы самолета, но за счет специальных устройств - эжекторов более чем в 5 раз увеличивается объем газов, выбрасываемых двигателями, что приводит к росту реактивной тяги (ее значение становится выше массы самолета).
Таким образом, в разработке и создании СВВП исследовалось довольно много вариантов, однако в корабельной авиации практически реализованы лишь две схемы. Первая схема обеспечивала создание вектора вертикальной (горизонтальной) тяги одним подъемно-маршевым двигателем путем использования поворотных сопел (самолет ⌠Харриер■ - Англия, АУ-8А, АУ-8В - США). Во второй схеме использовались дополнительные подъемные двигатели, синхронно связанные с основным, имеющим поворотное сопло (Як-38 - СССР).
Як-38
Вместе с рядом положительных, принципиально новых качеств (резкое сокращение размеров бетонных ВПП, возможность эксплуатации и боевого применения в корабельных условиях без катапульт и аэрофинишеров) СВВП обладают весьма существенными недостатками. Главный из них - большая продолжительность взлета и посадки, при которых расходуется огромное количество (более 30%) топлива. В итоге у самолета резко ухудшаются основные летно-тактические характеристики: радиус действия, полезная нагрузка, время пребывания в воздухе.
Конструкторы предложили применять для СВВП взлет с коротким разбегом (ВКР) и посадку без режима висения с коротким пробегом, проведя для этих целей необходимую доработку системы управления поворотом сопел двигателя. Время поворота сопел ПМД из горизонтального положения в вертикальное резко сократилось.
После англо-аргентинского конфликта зарубежные военные специалисты вновь заговорили о торможении самолета в ходе маневренного воздушного боя как о необходимом тактическом элементе. Основой для такого мнения послужили успешные действия английских самолетов ⌠Харриер■, летавших на дозвуковых скоростях, против аргентинских самолетов ⌠Мираж-3■ и ⌠Даггер■, имевших в 2 раза большие скорости. Английские самолеты сбили 19 самолетов противника, не потеряв ни одного самолета.
Успех стал возможным благодаря тому, что ⌠Харриеры■ могли буквально разворачиваться вокруг своей вертикальной оси, быстро уменьшать скорость (резкое торможение выполняется путем перевода сопла двигателя в любое положение относительно вертикали) и при этом занимать выгодную позицию для использования оружия.
Наши конструкторы, создавая СВВП, взяли за основу вторую схему, т.е. подключили к основному подъемно-маршевому двигателю с поворотным соплом два синхронно связанных с ним подъемных двигателя. При этом ПД использовались только на взлете и посадке, а в полете выключались.
В 1958 г. на воздушном параде в Тушино был продемонстрирован первый в мире турболет. Английская фирма ⌠Хаукер■, подхватив эту идею, приступила в 1960 г. к созданию экспериментального СВВП Р-1127.
9 июля 1967 г. в Домодедово был выполнен полет боевого самолета-штурмовика вертикального взлета и посадки (ВВП) Як-36. Фирма ⌠Хаукер■, опираясь на мощный двигатель ⌠Пегас■ с тягой 8620 кгс, ускоренными темпами стала создавать свой первый СВВП ⌠Харриер■. Однако и здесь она опоздала более чем на год, сумев испытать его только к концу 1971 г.
Наш боевой самолет-штурмовик Як-З6М успешно завершил испытания в 1970 г., а в ноябре 1972 г. совершил посадку на палубу противолодочного крейсера ⌠Москва■.