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

«Река горит!» Как необычный пожар изменил отношение Америки к экологии «Река горит!» Как необычный пожар изменил отношение Америки к экологии

Река Куяхога: пожар, переключивший сознание целой нации

ТехИнсайдер
От них ждали «чудо-кнопку», с которой всё быстро учится, но так не бывает: как растёт приложение-школа китайского Laoshi От них ждали «чудо-кнопку», с которой всё быстро учится, но так не бывает: как растёт приложение-школа китайского Laoshi

Предприниматель Сергей Кондрашов учит россиян китайскому больше 10 лет

VC.RU
Как проверить, что ИИ достиг уровня интеллекта человека Как проверить, что ИИ достиг уровня интеллекта человека

Как понять, на каком уровне развития находится искусственный интеллект?

ТехИнсайдер
Крысиные предшественники сперматозоидов остались работоспособны после 23 лет заморозки Крысиные предшественники сперматозоидов остались работоспособны после 23 лет заморозки

Что происходит со сперматозоидами крысы за время долгого хранения в жидком азоте

N+1
Сменила балет на «Игрушки»: как Агния Барто стала одной из главных детских поэтесс Сменила балет на «Игрушки»: как Агния Барто стала одной из главных детских поэтесс

История Агнии Барто, одной из главных детских поэтесс в России

Forbes
Безрукая красота Безрукая красота

Что могла держать в руках Венера Милосская?

Дилетант
Светлана Жарова. Мой дядя Миша Светлана Жарова. Мой дядя Миша

О дяде Мише ходили слухи, что он бабник и пьяница — неправда!

Коллекция. Караван историй
Крионика: есть ли жизнь после заморозки? Крионика: есть ли жизнь после заморозки?

Крионика – это игра с малыми шансами, но с колоссальным джекпотом

Популярная механика
Почему советские квартиры такие маленькие: причина неочевидна! Почему советские квартиры такие маленькие: причина неочевидна!

Как определяли размер жилья в СССР

VOICE
Либидо, память тела и внутренние установки: как психика делает секс болезненным Либидо, память тела и внутренние установки: как психика делает секс болезненным

Все у нас в голове. И боль во время интимной близости – не исключение

Лиза
Почему большинство блюд рекомендуют готовить при 180 °С Почему большинство блюд рекомендуют готовить при 180 °С

Какую роль играет температура в приготовлении пищи

ТехИнсайдер
5 автомобилей-амфибий, которые можно купить на рынке 5 автомобилей-амфибий, которые можно купить на рынке

Это не фантастика, а реальность – прямо сейчас можно купить автомобиль-амфибию

ТехИнсайдер
Во Франции раскопали два королевских спортзала начала XVI века Во Франции раскопали два королевских спортзала начала XVI века

В найденных археологами залах играли в мяч короли Людовик XII и Франциск I

N+1
Тогда и сейчас: где снимали фильм «Москва слезам не верит» Тогда и сейчас: где снимали фильм «Москва слезам не верит»

Как изменились места, снятые в фильме «Москва слезам не верит» сорок лет назад

Вокруг света
Подвески из Оленеостровского могильника изготовили из человеческих костей Подвески из Оленеостровского могильника изготовили из человеческих костей

Палеозоологи исследовали артефакты из Карелии возрастом около 8000 лет

N+1
Психологи о войне: 5 терапевтических книг Психологи о войне: 5 терапевтических книг

Пять книг, которые помогут понять психологическую природу войны

Psychologies
О сложных чувствах, повторном браке и потере ребенка: 7 психологических книг О сложных чувствах, повторном браке и потере ребенка: 7 психологических книг

Подборка книг, которая поможет справиться с трудностями бережнее и эффективнее

Psychologies
5 книг для тех, кто хочет начать разбираться в финансах 5 книг для тех, кто хочет начать разбираться в финансах

Книги, которые помогут начать инвестировать с умом и больше зарабатывать

Maxim
Ценность вместо цены: какие новые стратегии нужны модному бизнесу в России Ценность вместо цены: какие новые стратегии нужны модному бизнесу в России

Зачем брендам одежды рисковать в текущей экономической ситуации

Forbes
Быстрый способ убрать пивной живот в 6 простых шагов: как похудеть к лету Быстрый способ убрать пивной живот в 6 простых шагов: как похудеть к лету

Как уменьшить объем живота и привести себя в форму?

ТехИнсайдер
7 и 1/2 страшных и неприятных фактов о космосе 7 и 1/2 страшных и неприятных фактов о космосе

Факты о космосе, после которых стать космонавтом уже совсем не хочется

Maxim
Как менялся российский рубль и что на него можно было купить Как менялся российский рубль и что на него можно было купить

Старые вши, ефимки, русы, моржовки — чем только не расплачивались на Руси

Вокруг света
ТОП-5 самых дорогих пород собак ТОП-5 самых дорогих пород собак

На покупке этих собак можно разориться: топ-5 дорогих пород

ТехИнсайдер
Чем полезны яблоки и сколько в них калорий Чем полезны яблоки и сколько в них калорий

Какие вещества содержатся в яблоках и почему их стоит включить в рацион

РБК
Утка или яйцо: как айтишник из Москвы создал NFT-игру с оборотом в $26 млн Утка или яйцо: как айтишник из Москвы создал NFT-игру с оборотом в $26 млн

Как Владимир Журавлев заработал миллионы на игре Waves Ducks?

Forbes
Майя Анджелу: «Письмо к моей дочери». Сборник очерков Майя Анджелу: «Письмо к моей дочери». Сборник очерков

Майя Анджелу рассказывает о пути на пьедестал американской литературы

СНОБ
Еще 10 неожиданных привычек, которые выдают в тебе интеллектуала Еще 10 неожиданных привычек, которые выдают в тебе интеллектуала

Вторая часть культовой подборки о странностях умных людей

Maxim
«Одинокая пьющая женщина»: сериал, который показывает проблему женского алкоголизма «Одинокая пьющая женщина»: сериал, который показывает проблему женского алкоголизма

Насколько корректно можно рассказывать о женском алкоголизме в кино?

Forbes
Главные провалы: российские народные машины, которые не увидели свет Главные провалы: российские народные машины, которые не увидели свет

На какие машины планировалось пересадить россиян, и почему план не удался

РБК
Как воспитывать детей по заветам Екатерины II Как воспитывать детей по заветам Екатерины II

Делимся «педагогической поэмой», дошедших до нас из XVIII века

Psychologies
Открыть в приложении