Как устроены самолеты с вертикальными взлетом и посадкой

ТехИнсайдерHi-Tech

Как самолеты взлетают "с пятачка": мастерство и идеальный глазомер

Степан Жилин

Опыт Второй мировой показал, что одной из самых уязвимых сторон фронтовой авиации являются аэродромы. Даже в случае сохранения боеспособных самолетов в укрытиях их применение с разрушенной взлетно-посадочной полосы становится невозможным. Путь к решению проблемы был очевиден, но недостаточный уровень развития техники не позволял создать самолет, не нуждающийся в длинной ВПП, – первые реактивные машины из-за малой тяговооруженности (отношения массы самолета к тяге двигателя) имели разбег больше километра. Но технология не стояла на месте.

Возможность создания самолетов с вертикальными взлетом и посадкой (СВВП, английский термин — VTOL, Vertical Take-Off and Landing) начала обсуждаться в 1950-х, когда мировое двигателестроение переживало бурный рост. Для вертикального взлета тяга двигателя должна была превышать вес самолета, зато такие машины могли бы взлетать по тревоге прямо из ангаров или с любых неподготовленных площадок. Подобная схема сулила исключительные преимущества и для корабельной авиации. Проекты, еще недавно казавшиеся невозможными, стали активно финансироваться.

В 1957-м совершил свой первый полет американский самолет X-13 Vertijet фирмы Ryan. Эта необычная машина взлетала вертикально во всех смыслах. Поскольку после отрыва от земли направление тяги двигателя нужно было изменить, чтобы начать разгон в горизонтальной плоскости, а в 1950-х о создании поворотного сопла еще не было речи, конструкторы приняли решение стартовать прямо из вертикального положения. Крошечный самолет висел, зацепившись носовым крюком за выступ на специальной мачте, а когда аппарат начинал подниматься, система расцеплялась.

61395795f5b305fdac2e873ecae3ae69.jpg
Як-38 на взлете

С самого начала стало понятно, что привычный способ управления самолетом с помощью аэродинамических поверхностей (элеронов, рулей высоты и направления) совершенно неэффективен на малых скоростях. Изменить положение «висящей на двигателе» машины можно только струйными рулями (отклоняемой тягой дополнительных реактивных микродвигателей), и конструкторы, перебрав около сорока вариантов конструкций, сумели разработать такую систему. Vertijet успешно летал, а во время демонстрационного полета даже совершил посадку недалеко от Пентагона, однако сложность в управлении сделала самолет недоступным для летчиков средней квалификации, и программа была закрыта. Многочисленные проекты других американских фирм, таких как Lockheed и ConVair, также не дошли до серийного производства.

От «стола» до «луня»

Занимались этой темой и по другую сторону океана — в СССР и Великобритании. Для испытаний и отладки новых технических решений строились различные экспериментальные стенды, такие как британский TMR и его советский аналог «Турболет». На этих аппаратах турбореактивный двигатель был установлен вертикально, а струйные рули разнесены по сторонам на четырех ферменных кронштейнах. Из-за своего внешнего вида «Турболет» прозвали «летающим столом». На испытаниях аппараты полностью оправдали новую концепцию, показав отличную управляемость. Но если стенду не требовались особенные тактико-технические характеристики, то боевой самолет должен был обладать приемлемыми качествами и при нормальном, горизонтальном полете. Для этого требовалось разработать новый, «подъемно-маршевый», двигатель (ПМД), изменение вектора тяги которого достигалось за счет применения поворотного сопла, отклонявшего реактивную струю в нужном направлении. Первым таким двигателем стал английский турбовентиляторный Rolls-Royce Pegasus.

50a6ae68904e3e136165c30454443a02.jpg
У самолета открыты створки воздухозаборника и сопел подъемных двигателей, находящихся прямо за кабиной пилота. В СССР, не располагавшем большим количеством авианесущих кораблей, были проведены успешные испытания по посадке Як-38 на специально переоборудованный для этих целей морской сухогруз.

Проектирование фирмой Rolls-Royce нового двигателя шло одновременно с разработкой нового самолета, за которую взялась компания Hawker. В создании машины принял участие сам сэр Сидней Кэмм — один из прославленных английских инженеров, конструктор знаменитого самолета Hurricane, составившего основу истребительной авиации Королевских ВВС во время «Битвы за Британию». NATO очень заинтересовалось новым проектом и согласилось профинансировать разработки, так что уже осенью 1960 года из цеха завода Hawker выкатили первую опытную машину. Сначала Р.1127 Kestrel (так был вскоре назван самолет) совершил цикл пробных взлетов «на привязи» (его прикрепили к земле стальными тросами). Это было необходимо для точного определения характеристик силовой установки и исследования особенностей аэродинамики самолета.

Наконец, после тщательной обработки полученной информации и внесения необходимых изменений летчик-испытатель Билл Брэдфорд поднял машину в воздух по-настоящему. Доводка и испытания Kestrel шли в очень быстром темпе, и уже через год Брэдфорд успешно совершил первую посадку на авианосец Arc Royal. Тем временем конструкторы фирмы Rolls-Royce значительно улучшили характеристики своего двигателя, и практически полностью перепроектированный Р.1127 пошел в серию под названием Harrier Gr.1 (harrier переводится как «болотный лунь»). Первая эскадрилья из 12 машин была укомплектована в 1969 году. Ее основной задачей стала выработка тактических приемов для применения необычного самолета.

96174c941eb358b6fd5619fc33faf9af.jpg

Анатомия «Луня»

Главные особенности конструкции Harrier — в его силовой установке и системе управления самолетом. Двигатель Pegasus («Пегас») имеет четыре реактивных сопла, расположенных попарно по бокам самолета и способных синхронно поворачиваться на 89,5° с помощью специальной цепной передачи. Таким образом, при вертикальном взлете подъемная сила прикладывается в четырех точках, что придает самолету дополнительную устойчивость. Передние два сопла соединены с турбокомпрессором низкого давления, а задние — с камерой сгорания двигателя. Благодаря тому что двигатель на самолете всего один, распределение тяги по четырем соплам значительно облегчается, так как отсутствует необходимость точного согласования работы нескольких двигателей. За счет изменения положения сопел вдоль своей оси самолет может производить вертикальные взлет и посадку, горизонтальный полет и даже летать «хвостом вперед».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Летают ли авиалайнеры над Северным полюсом: да, и это стоит сделать хотя бы раз в жизни Летают ли авиалайнеры над Северным полюсом: да, и это стоит сделать хотя бы раз в жизни

Почему летать через Северный полюс до сих пор рискованно

ТехИнсайдер
Пирамида Маслоу Пирамида Маслоу

Как понимание основных потребностей поможет добиться успеха

Лиза
Тела при нагревании расширяются, но не всегда Тела при нагревании расширяются, но не всегда

Что сдерживает тепловое расширение в уникальном сплаве из четырех элементов

ТехИнсайдер
Синдром ежика Орфея, или Как не стать хулиганом Синдром ежика Орфея, или Как не стать хулиганом

Для чего дети устраивают дебош в школе и дома и как этого избежать

СНОБ
Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований

Почему сахар провоцирует воспаления клеток?

ТехИнсайдер
Почему Гитлер был плохим художником Почему Гитлер был плохим художником

Почему картины Адольфа Гитлера считают крайне неудачными?

Maxim
Алла Довлатова: «Жена Нагиева мстила соперницам» Алла Довлатова: «Жена Нагиева мстила соперницам»

По дороге Нагиев наплел мне, семнадцатилетней дуре, что совершенно свободен

Коллекция. Караван историй
От заморозки яйцеклеток до искусственной матки: как будут рождаться люди будущего От заморозки яйцеклеток до искусственной матки: как будут рождаться люди будущего

Современная медицина позволяет женщинам заботиться о репродуктивном здоровье

Вокруг света
Уровень социального неблагополучия матерей связали с объемом тканей мозга новорожденных Уровень социального неблагополучия матерей связали с объемом тканей мозга новорожденных

Как социальное неблагополучие матерей влияет их на их детей?

N+1
Большое яблоко: история московского агентства недвижимости, которое меняет рынок Большое яблоко: история московского агентства недвижимости, которое меняет рынок

Основатель Apple Real Estate — почему продажи в недвижимости не самое главное

Inc.
«Самая высокооплачиваемая ниша индустрии»: Зоя Чернавина о перманентном макияже «Самая высокооплачиваемая ниша индустрии»: Зоя Чернавина о перманентном макияже

Зоя Чернавина — о том, как найти «своего» мастера перманентного макияжа

Cosmopolitan
«Головы профессора Уайта» «Головы профессора Уайта»

Отрывок из истории нейрохирурга, который пытался пересадить человеческую голову

N+1
Как Крис Диксон сделал ставку на крипту и стал самым успешным венчурным инвестором Как Крис Диксон сделал ставку на крипту и стал самым успешным венчурным инвестором

Участники Списка Мидаса называют Coinbase одним из лучших своих вложений

Forbes
Болезнь Крона: 11 симптомов, которые нужно знать Болезнь Крона: 11 симптомов, которые нужно знать

За последние 10 лет распространенность болезни Крона выросла в 6 раз

Популярная механика
Как в России производят титан: технология настоящего Как в России производят титан: технология настоящего

Гигант ВСМПО-АВИСМА — неотъемлемая часть мирового авиапрома

Популярная механика
«Он делал красивых женщин настоящими»: главные работы фотографа Патрика Демаршелье «Он делал красивых женщин настоящими»: главные работы фотографа Патрика Демаршелье

Как Патрик Демаршелье покорил весь мир черно-белыми портретами

Forbes
Как удержать Солнце: материалы для термоядерных реакторов, и причем здесь пыль Как удержать Солнце: материалы для термоядерных реакторов, и причем здесь пыль

Термоядерная энергетика будоражит умы уже не одного поколения ученых

Популярная механика
Фуллерен увеличил каталитическую активность меди в реакции гидрирования Фуллерен увеличил каталитическую активность меди в реакции гидрирования

Выход синтеза этиленгликоля вырос в девять раз

N+1
Артем Ткаченко: «В откровенных сценах спасает юмор» Артем Ткаченко: «В откровенных сценах спасает юмор»

Артем Ткаченко — о сериале «Сестры» и страхах

Maxim
Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом

Орнитологи выяснили, что эволюционный успех воронов связан с длинными крыльями

N+1
Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров

Павел Дуров говорит, что деньги для него не главное. Разбираемся, так ли это

РБК
«Что это за Россия? XIX век» «Что это за Россия? XIX век»

Борис Гройс о том, в каком времени мы живем

Weekend
Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви

Зинаида Гиппиус — декадентская мадонна

Караван историй
Перестаньте смывать эти вещи в раковину: ошибки, которые беспощадно портят вашу технику Перестаньте смывать эти вещи в раковину: ошибки, которые беспощадно портят вашу технику

Эти несколько типов загрязнений — «страшный сон» каждого сантехника

ТехИнсайдер
5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной 5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной

Книги о космосе, которые позволят вам немного разобраться во Вселенной

Популярная механика
Норвежские археологи нашли вытаявшие из ледника 362 «палки-пугалки» и железный нож Норвежские археологи нашли вытаявшие из ледника 362 «палки-пугалки» и железный нож

Археологические артефакты относятся к V–VI векам нашей эры

N+1
Робингудская «почемучка» Робингудская «почемучка»

Отвечаем на наиболее распространённые вопросы о Робин Гуде и Средних веках

Дилетант
Арт-пауза: 7 работ молодых художников Арт-пауза: 7 работ молодых художников

Все эти работы — об исцеляющей силе красоты

РБК
Станет хуже: 5 вещей, которые опасно делать при повышенном давлении Станет хуже: 5 вещей, которые опасно делать при повышенном давлении

Если у тебя поднялось давление, то важно не усугублять свое состояние

Cosmopolitan
Какие физические упражнения нельзя делать после 50 лет: спортивные советы Какие физические упражнения нельзя делать после 50 лет: спортивные советы

Расскажем, как людям старшего возраста тренироваться эффективно и безопасно!

Популярная механика
Открыть в приложении