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

Абузусная головная боль: симптомы, причины и методы лечения Абузусная головная боль: симптомы, причины и методы лечения

Может ли головная боль стать сильнее, если пытаться её уменьшить?

ТехИнсайдер
Лечение без рецепта Лечение без рецепта

Иногда на помощь официальной медицине приходят нетрадиционные методы

Лиза
Как подключить и заменить праймер на бензопиле — простая инструкция Как подключить и заменить праймер на бензопиле — простая инструкция

Инструкция, как заменить праймер на бензопиле

CHIP
Необычная техника для кухни, которая нужна не всем Необычная техника для кухни, которая нужна не всем

Не знаете, как разнообразить свое питание? Загляните в нашу статью

CHIP
Пуговицы Наполеона Пуговицы Наполеона

Семнадцать молекул, которые изменили мир

kiozk originals
«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
Кому на Руси жить взаперти: как Сашу и Яшу лишали прав Кому на Руси жить взаперти: как Сашу и Яшу лишали прав

Налево пойдете — в детдоме заживете, направо пойдете — в интернат попадете

СНОБ
Краткая история виниловых проигрывателей в СССР Краткая история виниловых проигрывателей в СССР

Виниловых проигрыватели в СССР: иногда инженеры создавали нечто любопытное

Maxim
«Тело помнит все эмоции»: как работает методика хакоми «Тело помнит все эмоции»: как работает методика хакоми

Методика «хакоми» — как понять, кто я?

Psychologies
Нейросеть от DeepMind научилась решать 604 задачи разных типов Нейросеть от DeepMind научилась решать 604 задачи разных типов

Исследователи из DeepMind разработали мультимодальную нейросеть

N+1
5 увлекательных книг об истории России 5 увлекательных книг об истории России

Подборка книг, авторы которых расскажут о возникновении и становлении России

Популярная механика
Как купить подержанный смартфон — отвечают эксперты Как купить подержанный смартфон — отвечают эксперты

На что нужно обратить внимание в первую очередь, если приобретаешь телефон с рук

Maxim
Саша Стоун: «Мужчина — это гора» Саша Стоун: «Мужчина — это гора»

Саша Стоун об участии в шоу «Звезды в Африке» и отношениях с Валей Карнавал

ЖАРА Magazine
Не только Первомай: откуда взялась традиция праздновать начало мая Не только Первомай: откуда взялась традиция праздновать начало мая

Традиция праздновать окончательную победу лета над морозами стара как мир

Вокруг света
«Проснулся утром, а вокруг одни олени»: почему москвичи перебираются на Алтай «Проснулся утром, а вокруг одни олени»: почему москвичи перебираются на Алтай

Внутренний туризм в России — это не про пальмы и коктейли у бассейна

Вокруг света
Токсичные люди — кто они? Токсичные люди — кто они?

Как узнать токсичного человека и как от него защититься?

Здоровье
Игорь Манн Игорь Манн

Как Игорь Манн ищет (и находит!) точки роста в кризисные времена?

Собака.ru
На Земли лишь два вида птиц, умеющих делать орудия труда На Земли лишь два вида птиц, умеющих делать орудия труда

Вороны умеют изготовлять и использовать орудия труда для добычи пищи

Популярная механика
Режиссер Блерта Башолли о кино в Косово, попадании на «Оскар» и победе на «Сандэнсе» Режиссер Блерта Башолли о кино в Косово, попадании на «Оскар» и победе на «Сандэнсе»

Режиссер Блерта Башолли — возможностях для женщин-режиссеров в Косово

Forbes
5 опасных растений, которые вы никогда не должны трогать: запомните их! 5 опасных растений, которые вы никогда не должны трогать: запомните их!

Прикосновение к этим растениям могут убить

ТехИнсайдер
Он, она, двое детей и другие устойчивые семейные модели Он, она, двое детей и другие устойчивые семейные модели

Как развод родителей влияет на детей

СНОБ
Как выжить в эпоху перемен: советы от бизнес-ассистентки Джеффа Безоса и Эрика Шмидта Как выжить в эпоху перемен: советы от бизнес-ассистентки Джеффа Безоса и Эрика Шмидта

Какие стратегии помогают найти работу

Forbes
Новый японский динозавр помог разобраться в функциях когтей теризинозавров Новый японский динозавр помог разобраться в функциях когтей теризинозавров

Продвинутые теризинозавры при помощи когтей подтягивали к себе ветви деревьев

N+1
Тихая убийца отношений: 2 способа победить рутину Тихая убийца отношений: 2 способа победить рутину

Рутина — «тихая убийца отношений», которую мы замечаем слишком поздно

Psychologies
Любопытные факты о женской груди: красота с точки зрения науки Любопытные факты о женской груди: красота с точки зрения науки

А вы знали, что дополнительная молочная железа может вырасти хоть на пятке?

ТехИнсайдер
Нумерология места Нумерология места

О чем говорит название города, в котором ты живешь

Лиза
«Люблю колоть морду»: как живет девушка с самыми большими скулами в мире «Люблю колоть морду»: как живет девушка с самыми большими скулами в мире

Главной фишкой Анастасии стало именно увеличение зоны скул

VOICE
Разложи по полочкам Разложи по полочкам

Сколько денег тебе сэкономит порядок в холодильнике

Лиза
Почему у нас возникают «спорные» сексуальные фантазии и что с ними делать Почему у нас возникают «спорные» сексуальные фантазии и что с ними делать

Как связаны удовольствие и здоровье, зачем женщине игрушки?

VOICE
Пылевые вихри и восходящие ветра оказались ответственны за пылевую дымку на Марсе Пылевые вихри и восходящие ветра оказались ответственны за пылевую дымку на Марсе

Ветра поднимают пыль на Марсе

N+1
Открыть в приложении