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 люди пускают слюни во сне Почему люди пускают слюни во сне

Когда кто-то сладко спит, он может начать пускать слюни во сне! Но почему?

ТехИнсайдер
Мэрилин Монро в черном и еще 6 необычных свадебных платьев звезд XX века Мэрилин Монро в черном и еще 6 необычных свадебных платьев звезд XX века

Вдохновляемся нетипичными свадебными луками

VOICE
Воздушные винты помогли ходячему роботу сохранить равновесие во время бега Воздушные винты помогли ходячему роботу сохранить равновесие во время бега

Робот KOU-III не может летать — он использует винты для равновесия

N+1
Целлюлит Целлюлит

Как справиться с целлюлитом?

Здоровье
Все фильмы Пон Джун Хо, снявшего «Микки 17» и «Паразиты»: от худшего к лучшему Все фильмы Пон Джун Хо, снявшего «Микки 17» и «Паразиты»: от худшего к лучшему

8 фильмов южнокорейского режиссера, от легких комедий до мощных триллеров

Maxim
20 признаков коренного москвича 20 признаков коренного москвича

Как узнать коренного москвича?

Maxim
Новые Новые

Круизные лайнеры не гарантируют выживания пассажиров в кораблекрушении

ТехИнсайдер
Бешеная сушка: как потерять вес без вреда для здоровья Бешеная сушка: как потерять вес без вреда для здоровья

Что такое сушка тела и в чем ее плюсы и минусы

VOICE
«Победа, сынок! Война кончилась»: воспоминания детей войны «Победа, сынок! Война кончилась»: воспоминания детей войны

О Дне Победы — три монолога из сборника «Детство 45–53. А завтра будет счастье»

Psychologies
Наши любимые звери: чему они учат нас Наши любимые звери: чему они учат нас

Смыслы самой нежной и чистой звериной привязанности

Psychologies
Личинки австралийских устриц приплыли на шум клешней раков-щелкунов Личинки австралийских устриц приплыли на шум клешней раков-щелкунов

Открытие зоологов поможет восстанавливать разрушенные устричные рифы

N+1
Голод и ожирение: две стороны одной трагедии XXI века Голод и ожирение: две стороны одной трагедии XXI века

В чем же состоит современная проблема питания?

ТехИнсайдер
Даже на 80 кг! Реальные истории людей, похудевших на фастфуде Даже на 80 кг! Реальные истории людей, похудевших на фастфуде

Для похудения вовсе не обязательно следовать принципам здорового питания

VOICE
Контактные линзы доставили лекарство в переднюю камеру глаза с помощью ионофореза Контактные линзы доставили лекарство в переднюю камеру глаза с помощью ионофореза

Как контактные линзы могут помочь в лечении глаз?

N+1
Шесть парадоксов похудения Шесть парадоксов похудения

Почему у нас не всегда получается похудеть?

Здоровье
Ким Кардашьян, Джессика Альба и другие звезды, которые делали липосакцию Ким Кардашьян, Джессика Альба и другие звезды, которые делали липосакцию

Звезды, обратившиеся за помощью к пластическим хирургам

VOICE
Гарантия — тысяча лет: уровень стоматологии у древних майя восхитил археологов Гарантия — тысяча лет: уровень стоматологии у древних майя восхитил археологов

Во время раскопок в Латинской Америке нашли запломбированные зубы майя

Вокруг света
Роман «наследника Маркеса»: как преодолевали травмы в Колумбии после Пабло Эскобара Роман «наследника Маркеса»: как преодолевали травмы в Колумбии после Пабло Эскобара

Отрывок из книги современного колумбийского писателя «Звук падающих вещей»

Forbes
10 самых удивительных фотографий границ между странами 10 самых удивительных фотографий границ между странами

Давай представим, что мы смотрим на человечество, его границы немного свысока

Maxim
10 фраз-киллеров для брака 10 фраз-киллеров для брака

Словом можно ранить — эту истину хорошо знают семейные терапевты

Psychologies
Личинки одиночных ос съели собственных братьев и сестер Личинки одиночных ос съели собственных братьев и сестер

Как личинки одиночных ос решили проблему нехватки пищи в гнезде

N+1
Дерни себя за волосы: 10 странных способов сделать утро не таким мучительным Дерни себя за волосы: 10 странных способов сделать утро не таким мучительным

Самые действенные советы, как перестать ненавидеть утро и нормально просыпаться

VOICE
Шлейф больших амбиций: на Кипре выяснили, как частные ракеты могут навредить человечеству Шлейф больших амбиций: на Кипре выяснили, как частные ракеты могут навредить человечеству

Летательные аппараты отнюдь не безвредны для планеты

Вокруг света
Невенчурные инвестиции Невенчурные инвестиции

Андрей Кондратюк и Евгений Зальцман вкладываются в технологические компании в РФ

Forbes
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
Как хитроумные инженеры несколько раз изобретали швейную машинку Как хитроумные инженеры несколько раз изобретали швейную машинку

В 1755 году немецкий инженер Карл Визенталь изобрел швейную иглу

ТехИнсайдер
Примитивный птерозавр оказался двумя видами птерозавроморфов Примитивный птерозавр оказался двумя видами птерозавроморфов

Птерозавроморфы обитали на территории Бразилии 225 миллионов лет назад

N+1
«Мой мужчина по-русски не говорит»: Волочкова раскрыла секреты бойфренда «Мой мужчина по-русски не говорит»: Волочкова раскрыла секреты бойфренда

Балерина проводит отпуск в Турции в компании нового избранника

VOICE
«Видел все, кроме смертной казни»: путешествие Антона Чехова на «край географии» «Видел все, кроме смертной казни»: путешествие Антона Чехова на «край географии»

21 апреля 1890 Антон Чехов отправился на Сахалин и далее вокруг Азии

Вокруг света
Марк Оже: «Старости не существует» Марк Оже: «Старости не существует»

Антрополог Марк Оже делится своим взглядом на старение

Psychologies
Открыть в приложении