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

Футболка будет как новая: 5 лайфхаков по восстановлению формы растянутого воротника Футболка будет как новая: 5 лайфхаков по восстановлению формы растянутого воротника

Растянутый воротник еще не повод прощаться с любой вещью

ТехИнсайдер
Всегда ли надо мыть посуду? 6 случаев, когда загрязнения приводили к научным открытиям Всегда ли надо мыть посуду? 6 случаев, когда загрязнения приводили к научным открытиям

Существуют примеры, когда именно загрязнения приводили к открытиям

Вокруг света
Работа с умом: каков потенциал генеративного ИИ для роста производительности в России Работа с умом: каков потенциал генеративного ИИ для роста производительности в России

Ученые проанализировали влияние генеративного ИИ на задачи и профессии

Forbes
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
Эмоциональный интеллект Эмоциональный интеллект

Новое представление о том, что значит быть «умным»

kiozk originals
Как ученые из университета МИСиС делают «всепогодные» солнечные батареи из перовскита Как ученые из университета МИСиС делают «всепогодные» солнечные батареи из перовскита

Специалисты НИТУ МИСиС разработали солнечные батареи для любой погоды

СНОБ
Эта россиянка шьет вещи из простых футболок — их носят все, от Крида до Милохина Эта россиянка шьет вещи из простых футболок — их носят все, от Крида до Милохина

Лонгсливы Have a Nice Day — это нишевая марка «для своих»

VOICE
Эти загадочные черные грибы породила чернобыльская радиация Эти загадочные черные грибы породила чернобыльская радиация

Жизнь способна даже смертоносную радиацию использовать на благо новых существ

ТехИнсайдер
Не особенные люди. Директор московской «Ночлежки» Дарья Байбакова — о системной помощи бездомным, новых проектах и современной благотворительности Не особенные люди. Директор московской «Ночлежки» Дарья Байбакова — о системной помощи бездомным, новых проектах и современной благотворительности

Как сейчас устроена работа «Ночлежки»

СНОБ
Супчик с сюрпризом Супчик с сюрпризом

Как похудеть на борще и снять похмелье буйабесом

Лиза
Горячая ванна вместо тренировки: как работает новый лайфхак для похудения Горячая ванна вместо тренировки: как работает новый лайфхак для похудения

Не любишь спорт, но обожаешь домашние бьюти-процедуры? Значит, это судьба!

VOICE
«Не смей со мной так разговаривать»: почему эта фраза — признак проблем в отношениях «Не смей со мной так разговаривать»: почему эта фраза — признак проблем в отношениях

Как понять, что у вас еще есть шанс понять друг друга, и что для этого сделать?

Psychologies
Расовая пластика: как хирург может Расовая пластика: как хирург может

Можно ли полностью избавиться от каких-то внешних черт, присущие расе

VOICE
Из-за сжатых сроков члены команды готовы были грызть друг другу глотки: как Ford создавала GT40 для гонки «Ле-Ман» Из-за сжатых сроков члены команды готовы были грызть друг другу глотки: как Ford создавала GT40 для гонки «Ле-Ман»

Отрывок из книги «Ford против Ferrari»

VC.RU
5 вредных привычек, которые делают нас раздражительными 5 вредных привычек, которые делают нас раздражительными

Вы стали чаще злиться по пустякам и начались резкие перепады настроения?

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
Бесконечное число самых прекрасных форм. 10 внезапных фактов о разнообразии видов Бесконечное число самых прекрасных форм. 10 внезапных фактов о разнообразии видов

Неожиданные факты о биоразнообразии — в нашей подборке

N+1
«Чародейка чисел»: как Ада Лавлейс дала начало программированию и оказалась забыта «Чародейка чисел»: как Ада Лавлейс дала начало программированию и оказалась забыта

Августа Ада Лавлейс — гений, опередивший своё время

Forbes
«Муж требует, чтобы я похудела» «Муж требует, чтобы я похудела»

Как вернуть себе психологическое спокойствие после рождения ребенка?

Psychologies
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
По прозвищу «Белокурый яд»: как Стелла Гольдшлаг погубила три тысячи евреев По прозвищу «Белокурый яд»: как Стелла Гольдшлаг погубила три тысячи евреев

Стелла Гольдшлаг — еврейка, помогающая гестапо находить своих соотечественников

VOICE
10 фильмов, которые спасут от депрессии 10 фильмов, которые спасут от депрессии

Если черная меланхолия уже захватила — добрые и смешные фильмы тебе не помогут

VOICE
«Обвинительное клеймо»: почему не нужно осуждать себя и других за лень «Обвинительное клеймо»: почему не нужно осуждать себя и других за лень

Навязанное обществом чувство вины не просто деструктивно, но и безосновательно

Psychologies
Первое свидание: как понять, что он(а) вам подходит? Первое свидание: как понять, что он(а) вам подходит?

Как понять, что человек искренен и готов к отношениям?

Psychologies
Кузбасс в сердце Кузбасс в сердце

Четыре дня в Кузбассе: маршрут, который изменит ваши познания об этом регионе

Отдых в России
Наследие дома Романовых Наследие дома Романовых

Почему «Императорский маршрут» стал востребован и как он развивается?

Отдых в России
Как работают роботы, устраняющие последствия аварии в Чернобыле Как работают роботы, устраняющие последствия аварии в Чернобыле

Использование роботов при ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС

ТехИнсайдер
«Комемадре» Роке Ларраки: сюрреалистичный роман о жестоком научном эксперименте, который на деле оказывается высказыванием о гуманизме «Комемадре» Роке Ларраки: сюрреалистичный роман о жестоком научном эксперименте, который на деле оказывается высказыванием о гуманизме

Отрывок из жутковатого философского романа «Комемадре» Роке Ларраки

Правила жизни
Олег Рой: «Я все время в движении» Олег Рой: «Я все время в движении»

Олег Рой — о жизни, творчестве и об изменениях в обществе

Лиза
Я не трус, но я боюсь: как отстаивать себя, не боясь конфликтов? Я не трус, но я боюсь: как отстаивать себя, не боясь конфликтов?

В каких случаях отстаивание себя и своих интересов перерастает в ссору?

Psychologies
Открыть в приложении