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

5 неожиданных технологий, которые изменили 3D-графику 5 неожиданных технологий, которые изменили 3D-графику

Какие технологии стояли у истоков современной 3D-графики

ТехИнсайдер
На даче и на море На даче и на море

Камешки, вода, песок – отличные развивающие материалы для детей

Лиза
LoveGPT: как искусственный интеллект меняет приложения для знакомств и сферу отношений LoveGPT: как искусственный интеллект меняет приложения для знакомств и сферу отношений

AI уже добрался до человеческих отношений, но пока не установил власть над ними

СНОБ
«Не люблю принимать гостей. Как с этим бороться?» «Не люблю принимать гостей. Как с этим бороться?»

Что делать, если вы не любите принимать гостей?

Psychologies
Возможно, вы взвешиваетесь неверно: несколько правил от ученых Возможно, вы взвешиваетесь неверно: несколько правил от ученых

Как понять свой истинный вес и взвеситься правильно?

ТехИнсайдер
Внутри вас — множество субличностей. Кто они и чего хотят? Внутри вас — множество субличностей. Кто они и чего хотят?

Отрывок из книги Ричарда Шварца «Мои разные "я"» — о разных частях личности

Популярная механика
Лучшее средство от похмелья: рецепт мексиканской энчилады Лучшее средство от похмелья: рецепт мексиканской энчилады

Без этого блюда не обходится ни один мексиканский праздник

Вокруг света
Верхом на реакторе: как в СССР разрабатывали секретный атомный самолет Верхом на реакторе: как в СССР разрабатывали секретный атомный самолет

Атомные самолеты были хороши всем, кроме гигантской радиации

ТехИнсайдер
Аэробные и анаэробные нагрузки: что выбрать и как сочетать Аэробные и анаэробные нагрузки: что выбрать и как сочетать

Как заниматься — долго и комфортно или на пределе возможностей, но недолго?

РБК
Вернуть свою жизнь: как перестать зависеть от капризов пожилых родителей Вернуть свою жизнь: как перестать зависеть от капризов пожилых родителей

Если вы в свои 40+ подчинены воле родителей, то у нас для вас плохие новости

Psychologies
«Никогда и ничего не просите»: как научиться открыто говорить о своих потребностях «Никогда и ничего не просите»: как научиться открыто говорить о своих потребностях

Почему прямо говорить о своих желаниях — это нормально? И как этому научиться?

Psychologies
Залысины и оспины: как красотка Марго Робби дала изуродовать себя для роли Залысины и оспины: как красотка Марго Робби дала изуродовать себя для роли

Ты видела отчаянно уродливую Марго Робби?

VOICE
Стиль стервы! Как одеваются девушки с характером: 6 признаков дерзкого образа Стиль стервы! Как одеваются девушки с характером: 6 признаков дерзкого образа

Если ты хочешь добавить перчинки в свой повседневный образ, держи советы!

VOICE
Генная терапия поставила на ноги мышей с миодистрофией Генная терапия поставила на ноги мышей с миодистрофией

Можно ли восстановить работу мышц у мышей на поздних стадиях миодистрофии

N+1
Убить невинного Убить невинного

Тексты Франца Кафки как игровая вселенная катастроф

Weekend
Почему после кофе нас так сильно тянет в туалет Почему после кофе нас так сильно тянет в туалет

Многие из нас понимают, как связаны кофе и туалет, но откуда возникла эта связь?

ТехИнсайдер
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
Тихое насилие: как он унижает тебя, ни слова не говоря Тихое насилие: как он унижает тебя, ни слова не говоря

Что такое тихое насилие и как оно проявляется?

VOICE
Энн Хэтауэй. В капкане славы Энн Хэтауэй. В капкане славы

Как Энн Хэтауэй столкнулась с беспрецедентной травлей, но вернула любовь публики

Караван историй
Следы на воде Следы на воде

Проекты верфей, которым не помешал карантин

Robb Report
«Она как миф»: чем живет последние годы Алина Кабаева «Она как миф»: чем живет последние годы Алина Кабаева

Что известно про нынешнюю жизнь спортсменки Алины Кабаевой

Maxim
Собраться с силами: 10 лучших мотивационных книг для саморазвития Собраться с силами: 10 лучших мотивационных книг для саморазвития

Лучшие мотивирующие книги, которые стоит прочитать всем

Forbes
Как долго мы перевариваем ту или иную пищу и почему так важно не смешивать продукты Как долго мы перевариваем ту или иную пищу и почему так важно не смешивать продукты

Как долго продукты проходят через пищеварительную систему.

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
5 лучших пород кошек: если вы не знаете, кого выбрать 5 лучших пород кошек: если вы не знаете, кого выбрать

Все кошки хороши, но какая порода подойдет тебе?

ТехИнсайдер
Язык бога: лингвист расшифровал генетической код Язык бога: лингвист расшифровал генетической код

Язык бога: лингвист расшифровал генетической код

Вокруг света
Неспортивно: почему Наоми Осака и Серена Уильямс все еще зарабатывают меньше мужчин Неспортивно: почему Наоми Осака и Серена Уильямс все еще зарабатывают меньше мужчин

За все годы в рейтинг богатейших спортсменов входили всего три женщины

Forbes
Любительский разряд Любительский разряд

Как марафоны и регаты стали площадками для нетворкинга?

Forbes Life
10 уютных сериалов о небанальных буднях для тех, кто очень устал на работе 10 уютных сериалов о небанальных буднях для тех, кто очень устал на работе

Спасаемся от изощренной формы трудоголизма сериалами

Правила жизни
Полная гармония Полная гармония

Знать гормональный профиль так же важно, как и следить за весом и давлением

Лиза
Открыть в приложении