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

Зонд NASA использовал Марс как тестовую площадку при полете к Европе Зонд NASA использовал Марс как тестовую площадку при полете к Европе

Ученые успешно протестировали радарную систему зонда Europa Clipper

ТехИнсайдер
Какая религия самая распространенная в мире: в это сложно поверить Какая религия самая распространенная в мире: в это сложно поверить

Какие из самых популярных верований являются наиболее распространенными в мире?

ТехИнсайдер
Драгоценная наука: кто и зачем выращивает в лабораториях бриллианты Драгоценная наука: кто и зачем выращивает в лабораториях бриллианты

В чем заключается уникальность лабораторных бриллиантов?

Forbes
«Я зависима от мужского внимания» «Я зависима от мужского внимания»

Многие женщины живут с этими ощущениями, страдают и не понимают, что с ними

Psychologies
Какие позы любят девушки? 9 самых-самых (бонус: позиции, которые их бесят) Какие позы любят девушки? 9 самых-самых (бонус: позиции, которые их бесят)

Какие позы любят девушки? 9 самых-самых (бонус: позиции, которые их бесят)

Playboy
Самая скандальная деталь картины «Бурлаки» Репина: ты её и не замечала Самая скандальная деталь картины «Бурлаки» Репина: ты её и не замечала

Шум вокруг картины «Бурлаки на Волге» сослужил хорошую службу Илье Ефимовичу

VOICE
Последняя минута войны Последняя минута войны

Советский генерал подписал Акт о капитуляции Германии без разрешения Сталина

Вокруг света
Миллиарды на интернет-маркетинге: история агентства «Риалвеб», пережившего четыре кризиса Миллиарды на интернет-маркетинге: история агентства «Риалвеб», пережившего четыре кризиса

«Риалвеб» — как убедить основателей в том, что им нужны инвестиции

Inc.
Ставим на паузу: как перерыв в ссоре помогает сохранить любовь Ставим на паузу: как перерыв в ссоре помогает сохранить любовь

момент возникновения конфликта многие склонны усугублять его, а не решать

Psychologies
Груз прошлого: чем опасен для бизнеса эффект колеи Груз прошлого: чем опасен для бизнеса эффект колеи

Как компании могут стать жертвами сделанного в прошлом выбора

Forbes
Ашот Серопян, RBS: «Сегодня консалтинг в нашем лице — это целая экосистема» Ашот Серопян, RBS: «Сегодня консалтинг в нашем лице — это целая экосистема»

Какие качества позволяют проходить через кризисы и чем могут помочь консультанты

Forbes
Неизвестный Смирнов: как жил любимец народа «Федя» Неизвестный Смирнов: как жил любимец народа «Федя»

Любезный сердцу советского зрителя «Феденька» бил нацистов без шуток

ТехИнсайдер
Чтение выходного дня: фрагмент книги «Так можно: выстроить границы в отношениях с трудными родителями» Чтение выходного дня: фрагмент книги «Так можно: выстроить границы в отношениях с трудными родителями»

Как понять поведение наших родителей — отрывок из книги Дэвида М. Аллена

Правила жизни
Джессика Честейн Джессика Честейн

В чем секрет привлекательности Джессики Честейн?

Здоровье

Как убедить любого человека делать то, что нужно тебе, а не ему

VOICE
Демографический рост в Монголии бронзового века связали с молочным животноводством Демографический рост в Монголии бронзового века связали с молочным животноводством

Ученые исследовали зубной камень людей, живших в Алтае в 2900–240 годах до н.э.

N+1
Отсюда все беды: эти 4 ошибки портят твои свидания — исправляет эксперт Отсюда все беды: эти 4 ошибки портят твои свидания — исправляет эксперт

Эксперт по отношениям раскрывает, что может идти не так в ваших свиданиях

VOICE
Врангели Врангели

Баронский род Врангелей оставил глубокий след в истории России

Дилетант
Коронация Чарльза состоится через несколько месяцев: как простятся с Елизаветой II Коронация Чарльза состоится через несколько месяцев: как простятся с Елизаветой II

Церемония прощания с королями и королевами тщательно планируется заранее

Вокруг света
Поздравления с днем рождения сыну: как выразить свои чувства? Поздравления с днем рождения сыну: как выразить свои чувства?

Как интересно и небанально поздравить сына с днем рождения

VOICE
Сдавайся или беги: Как быть, если мужчина слишком навязчив Сдавайся или беги: Как быть, если мужчина слишком навязчив

Забота или тирания — как отличить?

Лиза
Как сохранить здоровый мозг и избежать деменции в пожилом возрасте Как сохранить здоровый мозг и избежать деменции в пожилом возрасте

Рекомендации по укреплению когнитивных функций

Psychologies
В это сложно поверить: 5 диких ритуалов древних племен, которые проводятся до сих пор В это сложно поверить: 5 диких ритуалов древних племен, которые проводятся до сих пор

На одной планете с нами живут люди, далекие от современных забот

ТехИнсайдер
«Пытается теперь делать ходы в грязной политической игре» «Пытается теперь делать ходы в грязной политической игре»

Как советская пропаганда поминала звездных невозвращенцев

Weekend
Хотели как лучше, а получилось... 5 самых частых ошибок пластических хирургов Хотели как лучше, а получилось... 5 самых частых ошибок пластических хирургов

Какие ошибки пластических хирургов встречаются чаще всего

VOICE
Лучшие фитнес-браслеты с измерением давления: рейтинг 2022 года Лучшие фитнес-браслеты с измерением давления: рейтинг 2022 года

В последние годы на рынке появилось немало фитнес-браслетов. Вот лучшие из них

CHIP
Отчаянные головоломки: непредсказуемые магниты Отчаянные головоломки: непредсказуемые магниты

Несколько лет назад была очень популярна игрушка неокуб

Наука и жизнь
Что лучше: контактные линзы или очки. Выбор неочевиден Что лучше: контактные линзы или очки. Выбор неочевиден

Вокруг использования очков и линз ходит множество мифов. Как определиться?

ТехИнсайдер
«Концепция боулинга с пивом и дешёвыми снеками больше не работает»: как устроен боулинг-ресторан Brooklyn Bowl «Концепция боулинга с пивом и дешёвыми снеками больше не работает»: как устроен боулинг-ресторан Brooklyn Bowl

Предприниматель Артём Рахмеев о боулинг-ресторане с выручкой 80 млн рублей в год

VC.RU
«Децентрализованное общество»: Виталик Бутерин и его товарищи нашли душу следующего интернета «Децентрализованное общество»: Виталик Бутерин и его товарищи нашли душу следующего интернета

«Децентрализованное общество: в поиске души Web3» — о чем этот манифест?

VC.RU
Открыть в приложении