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

Почему собаки тоже страдают от январской хандры Почему собаки тоже страдают от январской хандры

Собаки тоже могут чувствовать себя подавленными, ощущая январскую хандру

ТехИнсайдер
«Мужчина не хочет жениться, я от него съехала, а он не зовет обратно» «Мужчина не хочет жениться, я от него съехала, а он не зовет обратно»

Хотите ли быть в отношениях, где вы все время какая-то «недостаточно хорошая»?

Psychologies
Как ИИ копирует голоса и помогает мошенникам вымогать деньги Как ИИ копирует голоса и помогает мошенникам вымогать деньги

Как мошенники используют уникальную способность нейросетей к копированию голоса

Inc.
«Мне мучительно стыдно, что я вернулся живым»: история солдата, для которого война растянулась на 30 лет «Мне мучительно стыдно, что я вернулся живым»: история солдата, для которого война растянулась на 30 лет

Сёити Ёкои — один из последних, кто вернулся к мирной жизни после Второй мировой

Вокруг света
Автомобиль для королей, рэперов и миллиардеров: 119 лет истории Rolls-Royce Автомобиль для королей, рэперов и миллиардеров: 119 лет истории Rolls-Royce

Rolls-Royce: история, смысл шильдика на капоте и образ владельца сквозь время

Правила жизни
Внутри египетской мумии ястреба оказались останки священного ибиса Внутри египетской мумии ястреба оказались останки священного ибиса

Исследователи изучили мумию птицы, которая считалась останками ястреба

N+1
А почему ее не хейтили? Эта звезда задолго до Ким надевала платье Мэрилин Монро А почему ее не хейтили? Эта звезда задолго до Ким надевала платье Мэрилин Монро

Прошедший Met Gala можно описать одной фразой: «Все обсуждали Ким»

VOICE
7 способов жить проще 7 способов жить проще

Как изменить свое восприятие жизни?

VOICE
Последняя сигарета: как бросить курить и изменить жизнь Последняя сигарета: как бросить курить и изменить жизнь

Как помочь себе справиться с пагубной привычкой и бросить курить?

Psychologies
Выхода нет? Эта 17-летняя девушка решила уйти из жизни с помощью эвтаназии Выхода нет? Эта 17-летняя девушка решила уйти из жизни с помощью эвтаназии

Ноа Потховен пережила изнасилование, но вернуться к нормальной жизни не смогла

VOICE
«Москвич» возвращается. 8 самых культовых моделей марки «Москвич» возвращается. 8 самых культовых моделей марки

Культовые модели возрождающейся марки «Москвич»

РБК
Философия безмятежности: как эпикурейцы учат относиться к страданиям и наслаждениям Философия безмятежности: как эпикурейцы учат относиться к страданиям и наслаждениям

Книга английского философа Джона Селларса «Философия безмятежности»

Forbes
Астрология и Таро: как правильно к ним относиться — рассказывает психолог Астрология и Таро: как правильно к ним относиться — рассказывает психолог

Зачем нам это нужно и как правильно относиться к советам астрологов и тарологов?

VOICE
Неизвестный Макиавелли: как сложилась судьба автора знаменитого трактата о государственном управлении Неизвестный Макиавелли: как сложилась судьба автора знаменитого трактата о государственном управлении

Никколо Макиавелли отличался трудолюбием и умел радоваться жизни

Вокруг света
Мамины песни не слушает: как сложилась жизнь единственного сына Анны Герман Мамины песни не слушает: как сложилась жизнь единственного сына Анны Герман

Рассказываем о судьбе единственного сына певицы Анны Герман

VOICE
Почему вы еще больше устаете, когда пытаетесь отдохнуть: 3 причины стресслаксации Почему вы еще больше устаете, когда пытаетесь отдохнуть: 3 причины стресслаксации

Весьма распространенное явление, которые психологи называют «стресслаксацией»

Psychologies
Ткани со сверхвозможностями: материалы настоящего и будущего Ткани со сверхвозможностями: материалы настоящего и будущего

Культ тканей из природных волокон сменился восторгом от синтетических тканей

Популярная механика
Тыква вкуснее дыни? Тыква вкуснее дыни?

Что в тыкве примечательного: размер, вкус или польза для здоровья?

Наука и жизнь
Мошенники придумали способ обойти техосмотр: что будет за подделку Мошенники придумали способ обойти техосмотр: что будет за подделку

Эксперты предупредили о поддельном техосмотре

РБК
Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок

Какие шаги нужно предпринять начинающему бегуну

Популярная механика
8 вещей, которые ни в коем случае нельзя смывать в раковину: страшный сон сантехника 8 вещей, которые ни в коем случае нельзя смывать в раковину: страшный сон сантехника

Эти восемь типов загрязнений – «страшный сон» сантехника

Популярная механика
8 простых советов, которые позволят протирать пыль раз в месяц и реже 8 простых советов, которые позволят протирать пыль раз в месяц и реже

Как свести пыль в доме к минимуму

Cosmopolitan
Как купить хороший б/у смартфон: гайд по проверке гаджета Как купить хороший б/у смартфон: гайд по проверке гаджета

Как проверить б/у смартфон и не потерять деньги при покупке

CHIP
Диатомовые водоросли помогли паукам окаменеть Диатомовые водоросли помогли паукам окаменеть

Серосодержащие вещества превратили хитин пауков в стабильные соединения

N+1
Зачем нужна соль в посудомоечных машинах Зачем нужна соль в посудомоечных машинах

Если вы думаете, что соль в посудомойке нужна для смягчения воды, то ошибаетесь

CHIP
Что произойдет, если исчезнут комары Что произойдет, если исчезнут комары

Что будет, если завтра в мире не останется ни одного комара?

Вокруг света
Как стресс влияет на репродуктивную систему: 5 научных фактов Как стресс влияет на репродуктивную систему: 5 научных фактов

Взаимосвязь стресса и фертильности изучается во всем мире уже много лет

Psychologies
Вижу землю: 5 мифических островов Вижу землю: 5 мифических островов

Путешественники веками рассказывали о далеких островах, где царит настоящий рай

Вокруг света
Этот способ позволит избавиться от насекомых-вредителей в саду раз и навсегда: вот как это сделать Этот способ позволит избавиться от насекомых-вредителей в саду раз и навсегда: вот как это сделать

Лучший подход к борьбе с насекомыми-вредителями

Популярная механика
Клара Новикова: «Я могу играть дуру, но не быть ею» Клара Новикова: «Я могу играть дуру, но не быть ею»

У меня интуиция сумасшедшая, она и подсказывала: все получится

Караван историй
Открыть в приложении