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

Палеонтологи восстановили перья археоптерикса, и объяснили как он летал Палеонтологи восстановили перья археоптерикса, и объяснили как он летал

Как ученые по оставшимся костям могут реконструировать облик археоптерикса?

ТехИнсайдер
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
Как искусственный интеллект меняет бьюти-индустрию Как искусственный интеллект меняет бьюти-индустрию

Как технологии ИИ ежедневно помогают бьюти-мастерам в работе?

Inc.
Амазонские дельфины поиграли с анакондой и случайно убили ее Амазонские дельфины поиграли с анакондой и случайно убили ее

Необычный случай произошел на одной из боливийских рек

N+1
«Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты «Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты

Почему мы бессознательно обесцениваем то, что раньше вдохновляло?

Forbes
Как повысить свой шанс забеременеть Как повысить свой шанс забеременеть

Главное в планировании беременности – вовремя заметить и решить проблему

Лиза
Почему мы не запоминаем все наши сны? Почему мы не запоминаем все наши сны?

Забывать сны — это нормально или нет?

ТехИнсайдер
Целлюлит Целлюлит

Как справиться с целлюлитом?

Здоровье
На даче и на море На даче и на море

Камешки, вода, песок – отличные развивающие материалы для детей

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

Как вернуть себе психологическое спокойствие после рождения ребенка?

Psychologies
Кресс-салат Кресс-салат

Кресс-салат — один из самых полезных и в то же время непопулярных видов зелени

Здоровье
Как «Евгения Онегина» читали современники Пушкина. Отрывок из книги проекта «Полка» Как «Евгения Онегина» читали современники Пушкина. Отрывок из книги проекта «Полка»

Отрывок из книги «Полка: О главных книгах русской литературы»

СНОБ
Образцовые фасады: маршруты для прогулок по отреставрированной Москве Образцовые фасады: маршруты для прогулок по отреставрированной Москве

Куда стоит заглянуть во время прогулок по старой Москве

Forbes
Петербургский отельер — о том, как сделать премиум-отель из коммуналок Петербургский отельер — о том, как сделать премиум-отель из коммуналок

Отельер Юнис Теймурханлы — о потребности постоянно находиться в гостинице

РБК
От Древней Греции до холодной войны: краткая история экономических санкций От Древней Греции до холодной войны: краткая история экономических санкций

Мы слышим слово «санкции» едва ли не каждый день. Но с чего все это началось?

Вокруг света
«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
Российский спорт не может быть вне политики Российский спорт не может быть вне политики

Спортсмены оказались в положении, когда от них самих ничего не зависит

Forbes Life
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
7 знаковых лекарств, поднявших медицину на новый уровень 7 знаковых лекарств, поднявших медицину на новый уровень

Как неожиданные и странные открытия век за веком двигали прогресс вперед

ТехИнсайдер
Как убрать щеки: 7 способов и советы экспертов Как убрать щеки: 7 способов и советы экспертов

Скорректировать пухлые щеки можно самостоятельно либо с помощью специалистов

РБК
Какие продукты питания полезны для поддержания иммунитета Какие продукты питания полезны для поддержания иммунитета

Могут ли продукты питания укрепить иммунную систему?

ТехИнсайдер
Еще 10 неожиданных привычек, которые выдают в тебе интеллектуала Еще 10 неожиданных привычек, которые выдают в тебе интеллектуала

Вторая часть культовой подборки о странностях умных людей

Maxim
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
Кино эпохи замещения Кино эпохи замещения

«Святым тут не место»: версия Пола Шрейдера, которую мы заслужили

Weekend
20 признаков коренного москвича 20 признаков коренного москвича

Как узнать коренного москвича?

Maxim
Зачем миллиардер из Австралии мечтает провести 20 000 км кабелей по всей Земле Зачем миллиардер из Австралии мечтает провести 20 000 км кабелей по всей Земле

Как Майк Кэннон-Брукс пытается заставить AGL отказаться от использования угля

Forbes
Валерия Чекалина: «Потребности в еще большем количестве денег у меня нет» Валерия Чекалина: «Потребности в еще большем количестве денег у меня нет»

Почему все летят рожать за границу и как жить в условиях блокировок

ЖАРА Magazine
Правда ли, что у обезьян есть Правда ли, что у обезьян есть

Половое поведение самцов павианов и гамадрилов определяют всего три гена

ТехИнсайдер
Умные лайфхаки для вашего автомобиля: комфортное вождение Умные лайфхаки для вашего автомобиля: комфортное вождение

Эти хитрости для автовладельцев помогут продлить срок жизни вашего автомобиля

ТехИнсайдер
Этот год в истории: что происходило в России и в мире в 1994 году? Этот год в истории: что происходило в России и в мире в 1994 году?

Что происходило в 1994 году и каким был мир за пределами студии «Час пик»?

Правила жизни
Открыть в приложении