Dornier Do.31: транспортный самолёт вертикального взлёта и посадки. Без пробега. Зачем России самолет с вертикальным взлетом и посадкой Самолет с вертикальным взлетом новое

Одно из самых громких заявлений, прозвучавших на полях военно-технического форума "Армия-2018", - сообщение вице-премьера РФ Юрия Борисова о том, что по поручению Верховного главнокомандующего в России разрабатывается прототип совершенно нового самолета вертикального взлета. Работа по этому проекту включена в государственную программу вооружения до 2027 года.

О том, что Минобороны обсуждает создание самолета с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП), стало впервые известно еще в прошлом году, на авиасалоне МАКС в подмосковном Жуковском. Тогда Борисов, будучи заместителем главы военного ведомства, отметил, что истребитель станет развитием линии самолетов с вертикальным взлетом фирмы "Яковлев" и будет предназначен для перспективного авианесущего крейсера. "Такие планы есть, мы их обсуждаем, в том числе, может быть, и эти направления будут реализованы для перспективного самолета для авианесущих крейсеров", - сказал он.

Напомним, что опытно-конструкторское бюро (ОКБ) имени Яковлева начало изучать тематику вертикального взлета и посадки еще в конце 1950-х годов. Первым подобным проектом в Советском Союзе стал палубный штурмовик Як-36, затем на его базе были созданы серийный Як-38 и Як-141. Самолеты были официально сняты с вооружения ВМФ в 2004 году. В 1990-е годы в инициативном порядке разрабатывался новый проект - Як-201, однако он остался лишь в чертежах на бумаге.

Самолет будущего

На протяжении долгого времени продолжаются разговоры о строительстве для ВМФ нового российского авианосца. Параллельно также обсуждается и вопрос состава авиационной группы для такого корабля.

Сегодня в распоряжении морских летчиков имеется несколько десятков истребителей Су-33 и МиГ-29К/КУБ, однако эти машины предназначаются для взлета с палубы, оснащенной трамплином, а посадка осуществляется при помощи аэрофинишера. Но эта группировка вполне достаточна для единственного на нашем флоте тяжелого авианесущего крейсера "Адмирал Кузнецов". Строительство новых авианесущих крейсеров потребует определенного количества не только дополнительных машин, но и создания нового поколения авиационной техники. В отдаленных планах Министерства обороны это есть, и с авиастроителями эти вопросы уже обсуждаются.

По словам Борисова, речь идет о создании нового самолета, а не о разработке на основе какой-то существующей машины.

Безусловно, это будущее для всех авианесущих кораблей, необходим будет новый парк летательных аппаратов - именно для этого используются различные технологии, которые позволяют обеспечить укороченный взлет-посадку, либо просто вертикальный взлет

Юрий Борисов

вице-премьера РФ

По его словам, "сроки определяются технологическим циклом создания, как правило, это семь-десять лет, если выходить в серию". Имеющиеся самолеты Су-33 и МиГ-29К/КУБ будут постепенно морально устаревать, вследствие чего примерно через 10–15 лет потребуется разработка новых летательных аппаратов.

По мнению заслуженного военного летчика РФ, генерал-майора Владимира Попова, истребитель вертикального взлета был необходим раньше и нужен сейчас, потому что оперативно-тактические задачи требуют иметь в "арсенале", как правило - в обязательном порядке, несколько типов самолетов. "Этот самолет действительно нужен, и не потому, что мы "от жиру бесимся" или говорим о том, чтобы показать кому-то кулак. Нет, это естественные процессы. Они продиктованы оперативно-стратегическими задачами", - говорит он.

"У нас есть МиГ-29 и на его базе уже МиГ-35 - это легкие истребители для завоевания господства в воздухе и охраны (обороны) объектов. Су-27 и его модификации, созданные на его базе варианты Су-30СМ, Су-33, Су-35, а также фронтовой ударный бомбардировщик Су-34, - это самолеты дальнего сопровождения и одновременно могут использоваться в ударном варианте, - рассказывает Попов. - Эти тяжелые истребители нужны для сопровождения ударных сил уже в оперативную глубину противника или на длительный период ведения воздушного боя (1–1,5 часа). Они и для сопровождения дальних Ту-22М3М и Ту-160М, когда на большой скорости они преодолевают линию фронта. Так же, как и в морской авиации, тоже используются самолеты палубной авиации, только взлет с корабля".

И когда у нас будет самолет вертикального взлета и посадки, это будут дополнительные оперативные возможности не только на море, а на ограниченных площадках каких-то локальных боевых действий или при организации обороны. Такой самолет, в действительности, больше относится к оборонительным системам

Владимир Попов

При этом у него будут не очень большие радиусы действия по отношению к обычным самолетам, считает эксперт. "Но оперативно-тактические задачи они смогут выполнять серьезные. С целью оперативности, максимизации возможностей, то есть предотвратить где-то воздействие противника, предупредить этот удар при скоплении, перебазировании войск, - это смогут тоже такие самолеты", - говорит генерал.

Еще один важный момент, считает Попов, - "не имея большой аэродромной сети, можно для такого самолета использовать площадки, такие как вертолетодромы".

У нас же есть ракетные крейсера, которые имеют вертолетную площадку. Да, они с целью поисково-спасательного или противолодочного обеспечения, но не исключено, что они могут работать как точки для ударных самолетов. А рядом будет находиться звено вертолетов Ка-32. Естественно, они будут взаимодополнять друг друга и боевую эффективность любого надводного корабля увеличивать в разы. И по разведке, и по обороне, и по системе ПВО, и по нанесению удара

Владимир Попов

заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор

И, наконец, один из важных моментов для нового СВВП - это новые технологии оборонно-промышленного комплекса. "Я говорю о технологиях систем управления - это и "стеклянная" кабина, и новые системы наведения, навигации (ГЛОНАСС). Потом - новое вооружение тоже развивается и уже имеет много направлений. Третье - материалы - стеклопластик, углепластик. Технологически проще изготовить стало детали из новых материалов. И, соответственно, поверхности можно создавать - радиопоглощающие и отражающие свойства использовать и так далее", - говорит Попов.

Ну и двигатели, сегодня опять мы сделали какой-то определенный шаг вперед. Они экономичнее просто стали у нас. Технология изготовления некоторых деталей позволила примерно на 10–15% повысить их качество при тех же весовых характеристиках. А они, в свою очередь, также на 10–15% уменьшились. Получается эффект у них (весовых и тяговых характеристик) больше 25%. Решение вопроса экономии топлива и эффективности

Владимир Попов

заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор

По мнению генерала, такой самолет нужен чем быстрее, тем лучше. "Понимаете, еще вот что: летчиков нужно готовить, сознание нужно готовить, использовать психофизиологию человека, а это много значит. Моральные качества Вооруженных сил, в том числе морской авиации, возрастут", - заключает Попов.

В свою очередь, военный обозреватель ТАСС Виктор Литовкин подчеркивает, что СВВП необходим только в том случае, "если мы начнем строить авианесущие корабли или авианосцы". "Без них это только напрасная трата денег. У нас уже были такие самолеты - Як-36, Як-38, Як-141… Кстати, чертежи последнего почему-то оказались в США. И если внимательно присмотреться к морскому варианту американского истребителя F-35, то в нем можно многое найти от Як-141", - говорит эксперт.

Забытое прошлое

Среди всех проектов самолетов вертикального взлета и посадки, которые с 1950-х годов создавали ведущие авиастроительные компании мира, до серийного производства дошли лишь советский Як-38 и британские - самолет Harrier. Однако прототипом первого в СССР серийного самолета стал Як-36.

В принципе там все основано на особенностях технологии поворотной струи газа двигателей. Как изменяется сопло? Сделать легкий поворотный механизм, прочный и надежный в работе - это, считаем, полдела. Двигатели в принципе маршевые, сделаны на реактивной основе. Один двигатель стоит вертикально работает на взлет (посадку), два других работают с перестановкой угла наклона сопла - очень сильно там, градусов 45 - они разворачиваются и дают этим подъемный импульс

Владимир Попов

заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор

Важна и автоматика. "Автоматика балансировки самолета в процессе зависания и в процессе отрыва - по-вертолетному, как мы говорим, - это самые трудные переходные процессы. А затем разгон и опять торможение. Вот только эти моменты являются технологически сложными, и в пилотировании их выдерживать тяжело", - рассказывает летчик.

"Почему, когда был сделан Як-36, он был такой, если посмотреть на его внешний вид, как бы расплющенная лягушка. Он очень расплющенный был, широкофюзеляжного плана. А почему? - говорит Попов. - Потому что большие двигатели и короткие крылья, и на концах крыльев содержатся элементы управляющих сопел, как по крену, так и по тангажу в хвостой части и впереди фюзеляжа. Это вот все делает автоматика. Чем выше, точнее автоматические системы и надежнее будут работать, тем эффективнее эти процессы будут протекать и безопаснее".

Аварийность на Як-38 была достаточно высокой. Попов рассказывает, что одно время на нем в обязательном порядке включалась система катапультирования таким образом, чтобы осуществить независимо от летчика его катапультирование на этапах взлета и посадки. "Был тумблер такой - от крена и изменения тангажа. Как только запредельный крен появился, допустим, больше 15 градусов, потому что над палубой, сами понимаете, сразу же подъемная сила теряется... Сила в ½ уменьшается. Это не удерживает массу машины, и чтобы не было удара с высоты 10–30 метров", - поясняет он.

На палубном штурмовике Як-38 было отработано множество технологических и конструктивных решений, получен огромный опыт пилотирования и эксплуатации такой техники. Отмечается, во многом благодаря этому были созданы как новые авианесущие корабли, так и следующее поколение советских машин, к примеру, Як-141, который свой первый полет совершил в 1987 году.

Як-141 стал третьим в мире самолетом вертикального/короткого взлета и посадки, преодолевшим скорость звука. Предназначался для обеспечения прикрытия авианосных соединений от авиации противника, ведения ближнего маневренного и дальнего боя, а также для нанесения ударов по наземным и надводным целям. Силовая установка у него была комбинированная, состояла из подъемно-маршевого двигателя с поворотным соплом тина Р-79В-300 и двух подъемных двигателей РД-41. Один находился в хвостовой части, а два других - в передней части фюзеляжа. Круглое сопло имело возможность поворачиваться на угол 95° для отклонения тяги.

На вооружении российской армии Як-141 простоял до 2003 года. Машина оказалась невостребованной. По данным из открытых источников, фирма Яковлева в начале 1990-х годов, когда ВМФ России отказался от его закупок, приняло решение о создании такого самолета вместе с американской компанией Lockheed Martin. "А она и ее компаньоны сразу поняли перспективы, заложенные в конструкцию такого самолета. Винить сотрудников ОКБ Яковлева в том, что, спасая свою работу, они решили в то время посотрудничать с американцами, вряд ли у кого сегодня поднимется рука", - говорит военный обозреватель ТАСС Виктор Литовкин.

И тогда действительно часть наработок ушла туда. И мы их сегодня видим, кстати, в проекте F-35. Видите, как он адаптирован: и на сухопуте (короткий взлет и посадка) и на морскую (вертикальный взлет и посадка). Все у них получилось практически. Даже конфигурально они похожи немного: хвостовая часть, зона управления системами сопел. Такое есть, улавливается

Владимир Попов

заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор

Однако лицевая часть самолета и фонари на "американце" другие. "Почему? - задается вопросом летчик. - Понятно. Там они "невидимку" делали, стелс-технологии - отражение сигнала. А у нас не было задачи такой сначала. А вот хвостовая часть для сверхзвука и больших скоростей - в ней есть что-то схожее с F-35. Поэтому, да, за деньги наши специалисты уезжали и работали там. Ведь это уже были потенциальные наши партнеры, а не враги или противники, - нам так это преподносили тогда".

Появление Як-141, представленного в 1991 году на авиасалоне в Ле Бурже, "потрясло Запад, чьи разработки по сверхзвуковым самолетам вертикального взлета, по-видимому, оказались превзойденными". Об этом писали тогда английские СМИ. При этом в середине 1990-х уже велась работа над эскизным проектом Як-201, который должен был стать дальнейшим развитием Як-141. Предусматривалось, что он уже будет выполнен с использованием стелс-технологий.

Авиационные специалисты и эксперты отмечают высокую актуальность создания новых самолетов вертикального взлета и посадки. Это важно не только для повышения престижа, но и обороноспособности России. При этом инженеры и конструкторы смогут в полной мере использовать все уже имеющиеся наработки в этой области и современные технологии авиастроения.

Роман Азанов

Самолеты вертикального взлета и посадки привлекательны нетребовательностью к системе базирования, что делает их оружием гарантированного ответа и высокой гибкости применения.

Конец 60-х годов был важным периодом в развитии мировой авиации. Тогда создавались и принимались на вооружение качественно новые типы летательных аппаратов, большинство из которых концептуально определяют авиацию до сих пор. Одним из таких прорывных направлений был самолет вертикального (короткого) взлета и посадки (СВКВП). К началу 70-х определились мировые лидеры в новой сфере – Великобритания и СССР, сумевшие наладить серийное производство. В Советском Союзе головным конструкторским бюро по развитию этого класса стало ОКБ имени А.С.Яковлева.

Отечественный первенец, самолёт Як-38, был несовершенен и рассматривался как переходная модель. Его сменил качественно новый Як-41 , первый в мире сверхзвуковой СВКВП. По тактико-техническим данным он значительно превзошел британского конкурента «Харриер» самых последних модификаций и мог практически на равных бороться с новейшим на тот момент американским палубным истребителем-бомбардировщиком F/A-18А. При максимальной скорости1800 км/ч боевой радиус Як-41 при вертикальном взлете и полете к цели на дозвуковой скорости мог достигать400 км, а при взлете с коротким разбегом – до700 км.

Самолет Як-41 был оснащен многорежимной РЛС, по характеристикам близкой к РЛС «Жук» на . Имел встроенную 30-мм пушку, на подвеске нес корректируемые авиабомбы и ракеты, в том числе воздушного боя средней дальности Р-27 различных модификаций и малой дальности Р-73, «воздух-земля» Х-29 и Х-25, противокорабельные Х-35 и противорадиолокационные Х-31. Распад Советского Союза и последующие экономические неурядицы пресекли развитие отечественных СВКВП, с 1992 года финансирование этого направления в ОКБ имени Яковлева прекратилось.

Великобритания же начала поэтапную модернизацию своего СВКВП «Харриер». Первоначальный его вариант был почти равноценен Як-38, не имел бортовой РЛС, имел только неуправляемое оружие и сопоставимый с советским аналогом радиус боевого применения. В дальнейшем самолет подвергся глубокой модернизации.

К началу войны за Фолклендские (Мальвинские) острова в 1982 году принятый на вооружение флота «Си Харриер» FRS.1 уже был полноценной боевой машиной, мог использоваться как истребитель и штурмовик. 28 самолетов этого типа, действуя с авианосцев «Инвинсибл», «Гермес» и наскоро оборудованных площадок на берегу, в боях с аргентинскими ВВС сбили 22 машины, оказывали эффективную поддержку морским десантам в глубине обороны противника. Действия британской авианосной авиации продемонстрировали исключительное значение СВКВП при проведении морских операций.

«Харриер» различных модификаций до сих пор остается единственным серийным самолетом этого класса, он стоит на вооружении многих стран, в том числе США, Великобритании, Индии, Италии и Испании. За исключением Америки «Харриер» везде числится палубным самолетом. То есть в странах, не имеющих полноценных авианосцев, «Харриер» заменяет машины с обычным взлетом и посадкой.

Основные достоинства этого класса, прежде всего, заключаются в качественно более широких возможностях наземного базирования, которые позволяют значительно повысить боевую устойчивость группировки ВВС под ударами противника. Но пока эти преимущества нигде не использованы.

Всем рассредоточиться!

Опыт войн последних десятилетий показывает, что боевые действия начинаются с масштабного воздушного наступления. Первая подобная операция направлена главным образом на завоевание превосходства в воздухе. Важнейшей составной частью этого остается разгром авиации противника на аэродромах.

Ударами по базам достигается тройная цель: уничтожаются самолеты, разрушается аэродромная сеть, прежде всего взлетно-посадочные полосы (ВПП), и нарушается система тылового обеспечения ВВС, в частности ущерб наносится запасам топлива и боеприпасов, силам и средствам их подачи к самолетам. В результате если и удается сохранить часть авиации, она лишена боеспособности.

Самолеты вертикального взлета и посадки Як-41

Для стран, которые не предполагают первыми начинать военные действия, вопрос обеспечения боевой устойчивости авиации в районах базирования под массированными воздушными ударами является критически важным. Обеспечить эту устойчивость только за счет надежной системы ПВО весьма проблематично. Количество аэродромов ограничено, их местоположение и характеристики хорошо известны, поэтому агрессор может создать такую группировку ударных сил и средств, выбрать такой способ действий, которые позволят ему гарантированно преодолеть ПВО.

Ключевым условием обеспечения устойчивости ВВС является рассредоточение на запасные аэродромы . Однако у современных боевых самолетов с нормальным взлетом высокие требования по длине и качеству (например, прочности покрытия) ВПП. Такая полоса – это капитальное сооружение, которое долго строить и легко выявить современными средствами разведки. Если использовать в качестве аэродромов рассредоточения гражданские аэропорты и участки шоссе, проблему радикально не решить, так как их немного, особенно в районах со слабо развитой дорожной сетью.

Отсюда вытекает важнейший вывод: обеспечить боевую устойчивость группировок современной боевой авиации от упреждающих ударов противника возможно главным образом за счет радикального повышения возможностей ее рассредоточения.

Одним из весьма перспективных выходов из положения может стать принятие на вооружение СВКВП. При коротком взлете им достаточно полосы около 150 метров, при вертикальном – ровной площадки в несколько десятков метров. Лесная поляна или участок шоссе могут стать настоящим аэродромом. Требования к качеству покрытия также существенно ниже, поскольку динамические нагрузки при посадке и взлете СВКВП на поверхность значительно меньше, чем при обычном взлете. Принятие на вооружение самолетов вертикального и короткого взлета и посадки позволит значительно расширить систему базирования, повысить боевую устойчивость в целом .

Нельзя сбрасывать со счетов и существенные возможности СВКВП на море. В случае необходимости с их помощью можно увеличить количество авианесущих кораблей в составе любого флота. Впервые это продемонстрировала Великобритания в ходе конфликта на Фолклендах. В дополнение к двум имевшимся тогда авианосцам британцы в течение семи – девяти суток по американскому проекту АРАПАХО переоборудовали под носители «Харриеров» крупные контейнеровозы «Атлантик Конвейерз», «Атлантик Коузвей» и «Контендер Безант».

СВКВП обладают и рядом серьезных недостатков, не позволяющих полностью заменить самолеты с нормальным взлетом . Прежде всего, это меньшая на 15–30 % дальность полета даже при взлете с коротким разбегом. При вертикальном взлете радиус сокращается еще больше – в два-три раза и достигает всего 200–400 км. Меньше и боевая нагрузка из-за сложной и тяжелой двигательной установки. По оценке директора инженерного центра ОКБ имени А.С.Яковлева Константина Поповича, стоимость самолета с вертикальным и коротким взлетом и посадкой может быть в полтора раза больше.

Однако важно отметить, что нет причин и факторов, препятствующих созданию СВКВП, способного на равных бороться с обычными самолетами. Примером может стать разработка и принятие на вооружение американского СВКВП F-35 («Лайтнинг-2»). Машина выполнена с применением «стелс-технологий», при максимальной взлетной массе около 30 тонн имеет приличный боевой радиус около800 кми боевую нагрузку – около8000 кг. Правда, стоимость ее велика и для серийных изделий может составлять 70–100 млн. долларов.

Отмеченные достоинства и недостатки определяют нишу СВКВП в системе авиационного вооружения любого государства . В составе ВВС эти самолеты способны быть основой группировки гарантированного ответа, то есть той части авиации, которая после упреждающего массированного удара противника может принять участие в боевых действиях. Рассредоточение СВКВП малыми группами по множеству небольших, скрытых от разведки противника взлетных площадок, пусть и неважного качества, исключит поражение при первых ударах.

Во флотах, даже обладающих полноценными авианосцами, эти самолеты позволят значительно наращивать численность авианесущих кораблей, которые будут незаменимы при поддержании благоприятного оперативного режима в важных районах, защите коммуникаций, десантных соединений на переходе морем и в районе высадки, а также в интересах группировок тыла.

Так что ниша для СВКВП очевидна, никакой другой класс авиации их в этом качестве заменить не может. Этот факт все больше осознают в мире. Не случайно за «Лайтнингами-2» уже выстроилась очередь желающих стран, разместивших заказы на их закупку.

Сила – залог добрососедства

А в России, к сожалению, дела с этим классом авиации обстоят чрезвычайно плохо. В 90-е годы программа их развития была закрыта, причем некоторые технологии оказались в США и там их успешно используют. К настоящему времени научно-технологические и инженерно-конструкторские школы СВКВП уничтожены. Как с грустью говорит Константин Попович, остались единицы специалистов, участвовавших в разработке Як-41.

Имеющаяся документация и сохранившиеся специалисты еще позволяют возродить производство отечественных СВКВП . Для этого, по оценкам Поповича, потребуется до десяти лет. Необходимы значительные расходы на воссоздание всей производственной цепочки, начиная с комплектующих. А прежде всего необходимо возродить производство соответствующих двигателей, для чего принять специальную государственную программу.

В современном однополярном мире гарантией сохранения партнерских отношений с государствами на западе, особенно за океаном, востоке и юге может быть только твердое понимание всеми сторонами, что военное давление на Россию не имеет смысла, успех военной операции против нее не обеспечен. Одним из важнейших факторов, позволяющих достигнуть устойчивого положения, является способность наших ВВС в любых условиях ответить агрессору. В свою очередь достичь этого возможно за счет достаточной группировки СВКВП.

Для отражения массированных ударов с воздуха нам необходимо ввести в сражение сопоставимое с атакующими силами количество истребителей во взаимодействии с наземными средствами ПВО. Значит, ВВС нуждаются как минимум в 250–300 самолетах вертикального и короткого взлета и посадки. Имея столько машин, Россия способна поднять на перехват агрессора не менее 100–150 СВКВП, даже если основные и запасные аэродромы с обычными самолетами уже разгромлены.

ВМФ России без авианесущих кораблей неспособен обеспечить решение такой ключевой задачи, как поддержание благоприятного оперативного режима за пределами досягаемости авиации берегового базирования. Воздушная поддержка особенно актуальна для прикрытия надводных кораблей, подводных лодок от базовой патрульной авиации противника, для предотвращения прорыва небольших групп надводных кораблей и катеров в защищаемые районы.

Корабли с СВКВП могут существенно повысить эффективность отечественного флота также в дальней морской и океанской зонах. Там они способны успешно решать задачи ПВО (это продемонстрировали английские «Харриеры» в ходе англо-аргентинского конфликта) и наносить удары по отдельным корабельным группам противника.

Как показывает опыт боевого применения американских универсальных десантных кораблей (УДК) против Югославии, их авиагруппы эффективны при нанесении ударов по наземным объектам в составе массированных авиационно-ракетных ударов, а также в ходе систематических действий.

Сегодня в составе нашего флота есть только один авианосец. Поэтому весь спектр задач, которые необходимо возложить на авиацию корабельного базирования, он своей авиагруппой решить не готов. На каждом из наших флотов необходимо иметь минимум два легких авианосца, имеющих СВКВП. В этой роли можно использовать , навязанные нашему флоту. С такой авиагруппой их пребывание в составе ВМФ РФ будет серьезно обосновано.

Общие потребности ВМФ России в СВКВП составляют около 100 единиц, а с учетом ВВС нашей стране необходимо как минимум 350–400 машин . Проанализировав необходимые затраты на развитие аэродромной сети и компенсацию потерь от возможных упреждающих массированных авиационно-ракетных ударов противника, делаем вывод, что существенно дешевле обойдутся программа создания СВКВП и закупка необходимого количества таких самолетов. А эффективность обороны государства только возрастет.

В современном мире появляется все больше самолетов с любыми характеристиками и мощностью. Инженеры повсеместно пытаются решить главные проблемы, связанные с этим видом транспорта: уменьшить расход топлива, увеличить дальность, упростить взлет и посадку, но при этом не жертвовать пространством и площадью салона.

Пожалуй, все привыкли видеть разгон самолета по взлетной полосе – это сложная задача, и сами пилоты говорят, что именно от взлета и посадки во многом зависит удачность полета в целом. Но не логичнее ли представить, как упростится эта процедура, если самолет будет просто подниматься вверх, вертикально? Однако в широком обсуждении нигде особо таких вариантов не видно. Самолет с вертикальным взлетом – это миф, реальность или, может быть, далеко идущие планы, за которыми стоит будущее авиации? Стоит разобраться подробнее.

Истребитель короткого взлета и вертикальной посадки STOVL F-35B

В первую очередь нужно знать, что самолет вертикального взлета и посадки действительно существует. Первые модели начали появляться одновременно с развитием реактивной авиации, и с тех пор до сих пор не дают покоя инженерам во всем мире. По времени это совпадает со второй половиной прошлого столетия. Название они носили весьма говорящее – «турболеты ». Поскольку тогда происходил бум военных разработок техники, к инженерам выдвигалось требование разработать такой аппарат, который поднимался бы воздух с минимальными усилиями или вообще из вертикального положения. Такие самолеты не требуют взлетной полосы, а значит, стартовать им можно откуда угодно и в любых условиях, даже с мачты корабля.

Все эти проекты совпали с другими, не менее важными, связанными с освоением космического пространства. Общий симбиоз позволил удвоить силы, черпать идеи из космического проектирования. Как итог, первый вертикальный аппарат увидел свет в 1955 году. Можно сказать, что это было одно из самых странных строений в истории техники. У самолета не было крыльев, хвоста – только двигатель (турбореактивный), колбообразная кабина, топливные бани. Двигатель был сделан внизу. Можно выделить такие особенности первого турболета:

1. Подъем за счет реактивной струи из двигателя.
2. Управление посредством газовых рулей.
3. Вес первого аппарата – немногим больше 2000 килограмм.
4. Тяга – 2800 килограмм.

Поскольку такой самолет нельзя было назвать ни устойчивым, ни управляемым, первые испытания были сопряжены с большим риском для жизни. Несмотря на это, в Тушино прошла демонстрация аппарата, причем успешно. Это все дало базу для дальнейших исследований в этой области, хоть сам самолет был далек от идеала. Но информация послужила для создания нового проекта. Это был первый российский самолет с вертикальным взлетом под названием ЯК-38.

История создания вертикальных самолетов в России и других странах

Многие инженеры и проектировщики до сих пор утверждают, что турбореактивные двигатели, которые начали активно использовать и совершенствовать в 50-х годах, позволили сделать множество открытий, используемые и в настоящее время. Одно из них – активные испытания вертикальных аппаратов. Особый вклад принесло развитие этой области, а точнее, реактивных устройств, в странах, которые в то время считались передовыми. Поскольку реактивные самолеты имели огромные показатели скорости при посадке и взлете, для них, соответственно, использовались очень длинные, масштабные и качественные взлетные полосы. А это – дополнительные траты, оборудование новых аэродромов, неудобства в военное время. Вертикальный самолет может решить все эти проблемы.

Именно в 50-е годы были созданы различные образцы. Но их проектировали в одном или двух вариантах, не больше, ведь все равно не получалось создать полностью подходящие варианты. Ведь поднимаясь в воздух, они терпели крушения. Несмотря на неудачи, комиссия НАТО в 60-х годах дала этому направлению приоритет, как крайне перспективному. Были попытки создать и конкурсы, но каждая страна сфокусировалась на своих разработках. Так, свет увидели такие аппараты со всего мира:

• «Мираж» III V;
• ФРГ VJ-101C;
• XFV-12A.

В СССР таким турболетом стал ЯК-36, а после и 38. Его разработки начались в тех же годах, а для испытаний создали специальный павильон. Уже через 6 лет прошел первый полет. То есть, самолет вертикально взлетел, принял горизонтальное положение, а после вертикально приземлился. Поскольку испытания были успешными, создали 38-ю модель, а после Россия представила самолет с вертикальным взлетом ЯК-141 и 201 в девяностых.

«Мираж» III V

Самолет ФРГ VJ-101C

Самолет XFV-12A

Особенности конструкции

Фюзеляж в таких аппаратах может быть расположен вертикально или горизонтально. Но в обоих случаях бывают модели реактивные и с винтами. Довольно мощные самолеты с вертикальным фюзеляжем, которые используют тягу от маршевого двигателя. Еще один вариант – кольцевые крылья, которые также дает неплохие результаты во время подъема и полета.

Если говорить подробнее о горизонтально фюзеляже, то тут часто делают поворотные крылья. Другая разновидность, когда винты располагают на конце крыльев. Здесь может быть и двигатель поворотного типа. В Англии также вели активную работу над подобными аппаратами. Там активно разрабатывали проект, который назывался инновационный, реализованный с помощью двух двигателей с тягой в 1800 килограмм. В итоге даже это не спасло самолет от аварии.

Сейчас во всем мире ведутся работы по разработке уже не военного, а гражданского вертикального самолета. В теории, это прекрасные перспективы, ведь тогда самолеты смогут без труда летать даже в небольшие города, где нет масштабным и дорогостоящих самолетов, а взлет и посадка облегчаются в разы. Но на деле, есть множество минусов у такой технологии и задумки.

Почему вертикальные самолеты до сих пор не нашли широкого применения?

К сожалению, все разработки, даже если отличались неплохими результатами, не могут похвастаться надежностью. Лопасти винтов, которые и помогают делать вертикальный взлет, поражают своими размерами. Они вместе с мощными двигателями создают невообразимый шум. Также с точки зрения конструкции нужно избежать любых возможных препятствий на их пути, исключить попадание различных предметов.

Как ни крути, невозможно отменить ограничение по скорости. Просто по законам физики такой самолет не сможет двигаться также быстро, как современные. И если военные аппараты могут развить фантастическую в их случае скорость в 1000 километров в час, то с увеличением массы и размеров для гражданской авиации показатель падает до 700 и ниже километров в час.

Вконтакте

Конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой сопряжено с большими трудностями, связанными с необходимостью создания легких двигателей, управляемостью на околонулевых скоростях и др.

В настоящее время известно много проектов схем самолетов вертикального взлета и посадки, многие из которых уже воплощены в реальные аппараты.

Самолеты с воздушными винтами

Одним из решений проблемы вертикального взлета и посадки является создание самолета, у которого подъемная сила при взлете и посадке создается поворотом оси вращения винтов, а в горизонтальном полете - крылом. Поворот оси вращения винтов может быть достигнут поворотом двигателя или крыла. Крыло такого самолета (рис. 160) выполняется по многолонжеронной схеме (минимум два лонжерона) и крепится к фюзеляжу на шарнирах. Механизм поворота крыла чаще всего представляет винтовой домкрат с синхронизированным вращением, обеспечивающий изменение угла установки крыла на угол больше 90°.

Крыло снабжается по всему размаху многощелевыми закрылками. На участках, где крыло не обдувается воздушным потоком от винта, или там, где скорости обдувания невелики (в центральной части крыла), устанавливаются предкрылки, способствующие устранению срыва потока при больших углах атаки. Вертикальное оперение отличается относительно большими размерами (для повышения путевой устойчивости при малых скоростях полета) и оснащается рулем направления. Стабилизатор такого самолета обычно управляемый. Углы установки стабилизатора могут изменяться в больших пределах, обеспечивая переход самолета от вертикального взлета к горизонтальному полету и обратно. Основание киля переходит в вынесенную назад хвостовую балку, на которой в горизонтальной плоскости крепится хвостовой винт небольшого диаметра, изменяемого шага, обеспечивающий продольное управление на режиме висения и переходных режимах полета.

Силовая установка состоит из нескольких мощных турбовинтовых двигателей, отличающихся небольшими размерами и малым удельным весом порядка 0,114 кГ/л. с., что очень важно для летательного аппарата вертикального взлета и посадки любой схемы, так как у таких аппаратов при вертикальном взлете тяга должна быть больше веса. Кроме преодоления веса, тяга должна преодолевать аэродинамическое сопротивление и создавать ускорение для разгона самолета до такой скорости, при которой подъемная сила крыла будет полностью компенсировать вес самолета, а рулевые аэродинамические поверхности будут достаточно эффективны.

Серьезный конструктивный недостаток самолетов вертикального взлета и посадки с воздушными винтами заключается в том, что обеспечение безопасности полета и надежной управляемости самолета при вертикальном взлете и на переходных режимах полета достигается ценой утяжеления и усложнения конструкции за счет применения механизма поворота крыла и трансмиссии, синхронизирующей вращение воздушных винтов.

Сложной является также система управления самолетом. Управление во время взлета и посадки и в крейсерском полете по трем осям осуществляется с помощью обычных аэродинамических поверхностей управления, но на режиме висения и. переходных режимах до и после крейсерского полета применяются иные методы управления.

Во время вертикального набора высоты продольное управление осуществляется с помощью горизонтального рулевого винта (с изменяемым шагом), расположенного за килем (рис. 160, б), путевое управление - дифференциальным отклонением концевых секций закрылков, обдуваемых струей от воздушных винтов, а поперечное управление - дифференциальным изменением шага крайних воздушных винтов.

На переходном режиме осуществляется постепенный переход к управлению с помощью обычных поверхностей; для этого используется смеситель команд, работа которого программируется в зависимости от угла поворота крыла. В систему управления включен механизм стабилизации.

Улучшение характеристик самолетов вертикального взлета и посадки с воздушными винтами в настоящее время возможен за счет того, что воздушный винт заключают в кольцевой канал (короткую трубу соответствующего диаметра). Такой винт развивает тягу на 15-20% больше, чем тяга винта без «ограждения». Объясняется это тем, что стенки канала препятствуют перетеканию сжатого воздуха с нижних поверхностей винта на верхние, где давление понижено, и исключают рассеивание потока от винта в стороны. Кроме того, при подсасывании воздуха винтом над кольцевым каналом создается область пониженного давления, а так как винт отбрасывает вниз поток сжатого воздуха, разность давлений на верхнем и нижнем срезе кольца канала приводит к образованию дополнительной подъемной силы. На рис. 161, а представлена схема самолета вертикального взлета и посадки с воздушными винтами, установленными в кольцевых каналах. Самолет выполнен по схеме тандем с четырьмя винтами, приводимыми в движение общей трансмиссией.

Управление по трем осям в крейсерском и вертикальном полете (рис. 161, б, в, г) производится в основном путем дифференциального изменения шага воздушных винтов и отклонения закрылков, расположенных горизонтально в струях, отбрасываемых винтами за каналами.

Следует отметить, что самолеты вертикального взлета и посадки с воздушными винтами способны развивать скорость 600- 800 км/ч. Достижение более высоких дозвуковых, а тем более сверхзвуковых скоростей полета возможно лишь при использовании реактивных двигателей.

Самолеты с реактивной тягой

Известно много схем самолетов вертикального взлета и посадки с реактивной тягой, однако их можно достаточно строго разделить на три основные группы по типу силовой установки: самолеты с единой силовой установкой, с составной силовой установкой и с силовой установкой с агрегатами усиления тяги.

Самолеты с единой силовой установкой, у которой один и тот же двигатель создает вертикальную и горизонтальную тягу (рис. 162), теоретически могут летать со скоростями, превышающими скорость звука в несколько раз. Серьезным недостатком такого самолета является то, что отказ двигателя на взлете или при посадке грозит катастрофой.

Самолет с составной силовой установкой может совершать полет также со сверхзвуковыми скоростями. Его силовая установка состоит из двигателей, предназначенных для вертикального взлета и посадки (подъемные), и двигателей для горизонтального полета (маршевые), рис. 163.

Подъемные двигатели имеют вертикально расположенную ось, а маршевые - горизонтально расположенную. Отказ одного или двух подъемных двигателей на взлете позволяет продолжать вертикальный взлет и посадку. В качестве маршевых двигателей могут использоваться ТРД, ДТРД. Маршевые двигатели на взлете могут также участвовать в создании вертикальной тяги. Отклонение вектора тяги производится или поворотными соплами, или поворотом двигателя вместе с гондолой.

На самолетах ВВП с реактивными двигателями устойчивость и управляемость на режимах взлета, посадки, висения и переходных режимах, когда аэродинамические силы отсутствуют или малы по величине, обеспечивается управляющими устройствами газодинамического типа. По принципу работы они разделяются на три класса: с отбором сжатого воздуха или горячих газов от силовой установки, с использованием величины тяги движителей и с применением устройств отклонения вектора тяги.

Управляющие устройства с отбором сжатого воздуха или газов наиболее просты и надежны. Пример компоновки управляющего устройства с отбором сжатого воздуха от подъемных двигателей представлен на рис. 164.

Самолеты ВВП, оснащенные силовой установкой с агрегатами усиления тяги, могут иметь турбовентиляторные агрегаты (рис. 165) или газовые эжекторы (рис. 166), которые и создают необходимую вертикальную тягу на взлете. Силовые установки этих самолетов могут быть созданы на базе ТРД и ДТРД.

Силовая установка самолета с агрегатами усиления тяги, представленная на рис. 165, состоит из двух ТРД, установленных в фюзеляже и создающих горизонтальную тягу. При вертикальном взлете и посадке ТРД используются в качестве газогенераторов для привода во вращение двух турбин с вентиляторами, размещенных в крыле, и одной турбины с вентилятором в носовой части фюзеляжа. Передний вентилятор используется только для продольного управления.

Управление самолетом на вертикальных режимах обеспечивается вентиляторами, а в горизонтальном полете - аэродинамическими рулями. Самолет с эжекторной силовой установкой, представленный на рис. 166, имеет силовую установку из двух ТРД. Для создания вертикальной тяги поток газов направляется в эжекторное устройство, расположенное в центральной части фюзеляжа. Устройство имеет два центральных воздушных канала, из которых воздух направляется в поперечные каналы с щелевыми соплами на концах.

Каждый ТРД соединен с одним центральным каналом и половиной поперечных каналов с соплами, чтобы при выключении или выходе из строя одного ТРД эжекторное устройство продолжало работать. Сопла выходят в эжекторные камеры, которые закрываются створками на верхней и нижней поверхностях фюзеляжа. При работе эжекторной установки вытекающие из сопла газы эжектируют воздух, объем которого в 5,5-6 раз больше объема газов, что на 30% превышает тягу ТРД.

Вытекающие из эжекторных камер газы имеют небольшую скорость и температуру. Это позволяет эксплуатировать самолет с взлетно-посадочных площадок без специального покрытия, кроме того, эжекторное устройство понижает уровень шума ТРД. Управление самолетом на крейсерском режиме осуществляется обычными аэродинамическими поверхностями, а на режиме взлета, посадки и переходных режимах - системой струйных рулей, обеспечивающих устойчивость и управляемость самолету.

Силовые установки с усилением вектора тяги обладают несколькими очень серьезными недостатками. Так, силовая установка с турбовентиляторным агрегатом требует больших объемов для размещения вентиляторов, что затрудняет создание крыла с тонким профилем, нормально работающего в сверхзвуковом потоке. Еще больших объемов требует эжекторная силовая установка.

Обычно при таких схемах возникают трудности с размещением топлива, что ограничивает дальность полета самолета.

При рассмотрении схем самолетов ВВП может сложиться ошибочное мнение о том, что возможность вертикального взлета должна окупаться уменьшением поднимаемого самолетом полезного груза. Даже приближенные расчеты подтверждают вывод о том, что вертикально взлетающий самолет, обладающий большой скоростью полета, может быть создан без значительных потерь в полезной нагрузке или дальности, если с самого начала проектирования самолета в основу его положить требования вертикального взлета и посадки.

На рис. 167 представлены результаты анализа весов самолетов обычной схемы (нормального взлета) и ВВП. Сравниваются самолеты равного взлетного веса, имеющие одинаковую скорость крейсерского полета, высоту, дальность и поднимающие одинаковую полезную нагрузку. Из диаграммы рис. 167 видно, но самолет ВВП (с 12 подъемными двигателями) имеет силовую установку тяжелее обычного самолета примерно на 6% взлетного веса самолета нормального взлета.

Кроме того, гондолы подъемных двигателей еще на 3% от взлетного веса увеличивают вес конструкции самолета ВВП. Расход топлива на взлет и посадку, включая движение по земле, больше, чем у обычного самолета, на 1,5%, а вес дополнительного оборудования самолета ВВП на 1%.

Этот неизбежный для вертикально взлетающего самолета дополнительный вес, равный примерно 11,5% взлетного веса, может быть скомпенсирован уменьшением веса других элементов его конструкции.

Так, для самолета ВВП крыло выполняется меньшего размера по сравнению с самолетом обычной схемы. К тому же отпадает необходимость в применении механизации крыла, и это уменьшает вес примерно на 4,4%.

Дальнейшей экономии веса самолета ВВП можно ожидать от уменьшения веса шасси и хвостового оперения. Вес шасси самолета ВВП, рассчитанного на максимальную скорость снижения 3 м/сек, может быть уменьшен на 2% взлетного веса по сравнению с самолетом обычной схемы.

Таким образом, весовой баланс самолета ВВП показывает, что вес конструкции самолета ВВП больше веса обычного самолета приблизительно на 4,5% максимального взлетного веса самолета обычной схемы.

Однако обычный самолет должен иметь значительный резерв топлива для полетов в зоне ожидания и для поиска запасного аэродрома в плохую погоду. Этот резерв топлива для вертикально взлетающего самолета может быть значительно уменьшен, так как он не нуждается во взлетно-посадочной полосе и может приземляться практически па любой площадке, размеры которой могут быть незначительны.

Из вышесказанного следует, что самолет ВВП, имеющий взлетный вес такой же, как и у самолета обычной схемы, может нести ту же полезную нагрузку и совершать полет с той же скоростью и на ту же дальность.

Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

МОСКВА, 21 авг — РИА Новости. В России разрабатывается проект нового самолета с вертикальными взлетом и посадкой, рассказал вице-премьер Юрий Борисов на открытии военно-технического форума "Армия-2018". Он отметил, что по поручению президента проект включили в государственную программу вооружений.

"Сейчас ведутся работы над концептуальной моделью, прототипами. Безусловно, это будущее. Для всех типов авианесущих кораблей необходим будет новый парк летательных аппаратов. Именно для этого используются различные технологии, которые позволяют обеспечить укороченные взлет и посадку либо просто вертикальный взлет. Концептуально такие работы ведутся в Минобороны с прошлого года", — сказал он.

По словам вице-премьера, сроки создания нового самолета определяются технологическим циклом.

"Как правило, это семь-десять лет, если выходить в серию", — пояснил Борисов.

В СССР уже выпускали самолеты вертикальных взлета и посадки — истребители Як-38, которые приняли на вооружение в 1977 году. Эти самолеты базировались на авианесущих крейсерах проекта 1143 "Киев", "Минск", "Новороссийск" и "Баку", которые затем продали за рубеж. На смену Як-38 должны были прийти Як-141, однако в 2004 году программу свернули.

"Исключительная боевая устойчивость"

О том, что работа по созданию самолетов вертикального взлета для авианосцев уже ведется, Борисов сообщил еще в ноябре прошлого года. Тогда он отметил, что нынешние МиГ-29 и Су-33 через десять лет будут морально устаревать и потребуется создание нового летательного аппарата.

По словам военного эксперта, капитана первого ранга Константина Сивкова, такая машина жизненно необходима не только Военно-морскому флоту, но и Военно-воздушным силам.

"Главная проблема современной авиации заключается в том, что реактивному истребителю нужна хорошая взлетно-посадочная полоса, а таких аэродромов очень немного, уничтожить их первым ударом довольно просто. Самолеты же вертикального взлета в угрожаемый период можно рассредоточить хоть по лесным полянам. Такая система применения боевой авиации будет обладать исключительной боевой устойчивостью", — сказал он РИА Новости.

Кроме того, полагает Сивков, для начала работ по созданию такого самолета не обязательно дожидаться новых авианосных кораблей, поскольку они могут базироваться не только на авианосцах.

"Например, танкер оборудуется рампой и становится своего рода авианосцем, в советское время у нас были такие проекты. Кроме того, СВВП могут использоваться с боевых кораблей, способных принимать вертолеты, например с фрегатов", — рассказал эксперт.

Конвертоплан и "летающий внедорожник"

В России идут и другие работы по созданию летательных аппаратов с вертикальным взлетом. Так, в начале августа ректор Казанского национального исследовательского технического университета (КНИТУ) Альберт Гильмутдинов рассказал об успешном испытании беспилотного конвертоплана, разработанного по заказу Министерства обороны.

Конвертоплан - это летательный аппарат, совмещающий вертикальные взлет и посадку с горизонтальным полетом на высоких, самолетных скоростях. Специалисты КНИТУ разрабатывали "начинку" нового беспилотника, программное обеспечение и проводили испытания.

"Конвертоплан, который взлетает как вертолет, а потом летит как самолет, испытан, реально летает, по заказу Минобороны сделан. Дальность - сто километров полета, крейсерская скорость - где-то 100-140 километров в час. Может зависать, как вертолет, то есть комбинация вертолета и самолета", — сказал Гильмутдинов.

Взлетная масса беспилотного конвертоплана составляет 6,7 килограмма, полезная нагрузка - всего килограмм (например, он может поднять видео- и фотоаппаратуру, тепловизор и тому подобные устройства). Предполагается, что аппарат можно применять в сфере энергетики и связи, дорожном и сельском хозяйстве, нефтегазодобывающей отрасли. В числе преимуществ конвертплана названы отсутствие необходимости пусковой установки и взлетно-посадочной полосы, модульная сборка, удешевляющая сервисное обслуживание, технологии, ориентированные на массовое производство, способность выполнять задачи в автоматическом режиме.

Кроме того, в конце мая в Фонде перспективных исследований (ФПИ) сообщили, что вместе с компанией ПромСервис" из Истры подготовили аванпроект самолета со сверхкоротким взлетом и посадкой.

Этот "летающий внедорожник" сможет взлетать и садиться на площадку размером 50 метров с высотой препятствий на границе до 15 метров.

"Дальность полета составит тысячу километров при скорости в 250 километров в час, максимальная скорость — 315 километров в час, вес полезной нагрузки — до 500 килограммов. Пилотирование самолета может осуществляться как оператором, так и в автономном режиме, при этом оператору не требуются специальные летные навыки", — пояснили в ФПИ.

Позже в фонде рассказали, что работы первого этапа проекта по созданию демонстраторов уже завершились и теперь ведется подготовка к созданию их масштабных аналогов. Первый полет демонстратора машины намечен на 2022 год.