Avionul experimental de decolare și aterizare verticală X-13 „Vertijet” a fost comandat de către US Air Force de către Ryan Aeronautical la mijlocul anilor 1950. Au fost construite două avioane.
Prima aeronavă cu decolare și aterizare verticală (VTOL), X-13 „Vertijet”, a fost construită în 1955 și a început testele la sol la baza forțelor aeriene americane, unde a efectuat o serie de zboruri folosind un tren de aterizare auxiliar capabil să decolare și aterizare convențională. Testele la sol au inclus 15 ore de teste pe bancă în poziție verticală și 10 ore în poziție orizontală.
Primul zbor în modul hover VTOL X-13 „Vertijet” realizat la începutul anului 1956, iar primul zbor cu trecerea de la decolare verticală la zbor orizontal și apoi la aterizare verticală în noiembrie 1956.

În 1956, Ryan a construit o a doua decolare verticală experimentală X-13 cu un tren de aterizare cu trei suporturi convenționale, care a decolat cu o rulare de decolare, a trecut la plutire și apoi a aterizat. În timpul testării lui X-13 Vertijet, Ryan s-a confruntat cu o serie de probleme noi, dintre care una a fost nevoia de a depăși efectul giroscopic al maselor rotative ale motorului și precesiunea giroscopică care afectează calea și controlul longitudinal, ceea ce a necesitat dezvoltarea unui sistem de stabilizare automată X-13. O altă problemă a fost blocarea fluxului pe aripa deltă la unghiuri de atac mai mari de 30 ° în modurile tranzitorii, ceea ce a cauzat instabilitatea mișcării aeronavei.

Aeronava X-13 „Vertijet” este realizată după un design fără coadă, cu o aripă delta și un motor turboreactor și nu are un tren de aterizare convențional.
Fuzelajul este ușor alungit; cabina de pilotaj este situată în nas. În timpul trecerii de la decolarea verticală la zborul orizontal și invers, scaunul pilotului se poate înclina înainte cu 70 °. Pentru a îmbunătăți vizibilitatea, mai ales în timpul decolării și aterizării verticale, lanterna a avut suprafata mare geamuri, iar în cockpit a fost instalată o oglindă retrovizoare, ca pe o mașină.
Aripa este triunghiulară, înaltă, cu un raport de aspect scăzut, cu o deschidere de 6,4 m cu o întindere de-a lungul marginii de față de aproximativ 60 °. Suprafata aripii - 17 m2, sarcina aripii 215 kg/m2. Pe aripă sunt eleroni, iar la capetele aripii sunt instalate șaibe verticale mici.

Caracteristica de design a X-13 "Vertijet" este absența unui tren de aterizare. Pentru decolarea și aterizarea aeronavei se folosește un cărucior cu o rampă instalată pe acesta, acesta din urmă poate fi ridicat cu cilindri hidraulici și poate lua o poziție verticală. La pregătirea aeronavei pentru decolare, rampa este coborâtă, aeronava este instalată pe ea, apoi se ridică. Aeronava are un cârlig în nasul fuzelajului, care se cuplează cu cablul cârligului de remorcare de pe rampă. În plus, pe aeronava experimentală din partea centrală a fuzelajului sunt instalate bare auxiliare, sprijinite pe rampă. Când rampa se ridică în poziție verticală, avionul atârnă de cârlig „ca un liliac”.

În timpul decolării verticale de pe rampă, la care aeronava este suspendată pe un cârlig, pilotul crește forța motorului, în timp ce aeronava se mișcă în sus, cârligul se decuplează de cablu și aeronava se ridică pe verticală, apoi trece treptat la zborul la nivel.
Înainte de aterizare, pilotul mută aeronava dintr-o poziție orizontală într-una verticală, în care aeronava este susținută de forța motorului. Odată cu scăderea forței, avionul coboară, apoi, controlând tracțiunea motorului și cârmele de gaz și reacție, pilotul aduce avionul în rampă până se agăță de cablu cu un cârlig. După aceea, rampa, împreună cu aeronava, este coborâtă într-o poziție orizontală.

Pentru ca pilotul să determine cu exactitate distanța până la rampă atunci când se apropie de ea, pe rampă a fost instalată în poziție orizontală o tijă de măsurare cu gradații marcate pe ea. În plus, deasupra rampei este amplasată o platformă, pe care se află operatorul, dând semnale pilotului cu mâinile.
Potrivit lui Ryan, această metodă de decolare și aterizare pe verticală decolare a aeronavelor are o serie de avantaje, permițându-i să simplifice semnificativ proiectarea aeronavei, renunțând la trenul de aterizare convențional și să obțină economii în greutatea structurii. Căruciorul cu rampă poate fi folosit și pentru transportul aeronavelor în zonele de luptă și pentru întreținere.

Centrala electrică a aeronavei X-13 „Vertijet” este formată dintr-un motor turboreactor Rolls-Royce Avon R.A.28 instalat în fuzelajul de la pupa, aerul intră în motor prin prizele de aer laterale. Tracțiunea motorului este de 4540 kgf, ceea ce, cu o greutate a aeronavei la decolare de 3630 kg, face posibilă obținerea unui raport tracțiune-greutate de 1,25.
În zborul la nivel, aeronava este controlată cu eleron și cârmă. În modurile verticale, aeronava este controlată folosind cârme de gaz și un sistem de control al jetului: duzele cu jet sunt situate la capetele aripii, la care este furnizat aer comprimat, preluat de la compresorul motorului turboreactor.

Ambele aeronave VTOL au trecut cu succes testele de zbor, care s-au încheiat fără accidente de zbor în 1958, când dezvoltarea aeronavei VTOL X-13 „Vertijet” a fost întreruptă de către Forțele Aeriene, care au preferat aeronavele VTOL cu o poziție orizontală a fuselajului. cost total dezvoltarea, construcția și testarea a două VTOL X-13 experimentale au depășit 7 milioane de dolari.Cu toate acestea, Forțele Aeriene și Marina SUA au revenit în mod repetat la configurația VTOL cu o poziție verticală a fuselajului, propunând să-l folosească pentru avioanele de luptă ușoare bazate pe transportatori. transportoare care decolează de pe rampele rotative.

Performanța zborului VTOL X-13 "Vertijet"
Echipaj, pers.: 1;
Lungime, m: 7,14;
Anvergura aripilor, m: 6,40;
Înălțime, m: 4,62;
Greutate goală, kg: 2424;
Greutate maximă la decolare, kg: 3272;
Centrală electrică: 1 x motor turborreactor Rolls-Royce Avon, tracțiune la decolare 4540 kgf;
Viteza maxima, km/h: 560;
Raza de actiune, km: 307;
Tavan practic, m: 6100;

Aeronavă cu decolare verticală a apărut când a început epoca avion cu jet, era a doua jumătate a anilor cincizeci. Inițial au fost numite turbo-avioane. În acel moment, designerii au început să dezvolte dispozitive care sunt capabile să decoleze cu o decolare minimă sau deloc. Astfel de dispozitive nu necesită o pistă specială; un câmp plat sau heliport este suficient pentru ele.

În plus, omenirea la acea vreme era aproape de stăpânire spațiul cosmic... Dezvoltarea a început nave spațiale capabil să aterizeze și să decoleze pe alte planete. Orice dezvoltare se încheie cu construirea unui prototip, care este supus unor teste cuprinzătoare pentru crearea ulterioară a echipamentelor de serie. Primul turboavion a fost creat în 1955. Arăta foarte ciudat. Pe o astfel de mașină, nu existau aripi sau coadă. Era echipat doar cu un motor turboreactor îndreptat vertical în jos, o cabină mică și rezervoare de combustibil.

S-a ridicat din cauza curentului de jet al motorului. Controlul a fost efectuat folosind cârme de gaz, adică. curent de jet care iese din motor, care a fost deviat prin intermediul unor plăci plate situate în apropierea duzei. Primul aparat cântărea aproximativ 2340 kg și avea o tracțiune de 2835 kg.

Fotografie verticală de decolare și aterizare

Primele zboruri au fost efectuate de pilotul de încercare Yu. A. Garnaev. Zborurile de testare au fost foarte imprevizibile, deoarece exista o probabilitate foarte mare de răsturnare, dispozitivul nu avea o stabilitate mare. În 1958, dispozitivul a fost demonstrat la un festival de aviație din Tushino. Aparatul a trecut întregul program de testare și s-a acumulat o cantitate imensă de material pentru analiză.

Materialul colectat a fost folosit pentru a crea primul avion sovietic experimental cu decolare verticală cu drepturi depline. Această aeronavă a primit numele Yak-36, iar aeronava modificată Yak-38 a intrat în producție. Portavioanele au devenit baza principală a aeronavei și a îndeplinit sarcinile unei aeronave de atac.

O scurtă istorie a aeronavelor cu decolare și aterizare verticală

Datorită dezvoltării laturii tehnice a motoarelor cu turboreacție în anii 50 ai secolului trecut, a devenit posibilă crearea unei aeronave cu decolare verticală. Un mare impuls în dezvoltarea aeronavelor VTOL a fost dezvoltare activă avioane cu reacție în țările avansate ale lumii. Trebuie remarcat faptul că aceste vehicule au avut o viteză mare în timpul aterizării și respectiv decolare, a fost necesară crearea unei piste cu o lungime mare, respectiv, trebuie să aibă o suprafață dură. Acest lucru necesită injecții suplimentare de numerar. În timpul ostilităților, erau foarte puține aerodromuri care puteau accepta astfel de aeronave, respectiv, realizarea unei aeronave cu decolare și aterizare verticală ar putea rezolva o mulțime de probleme.

În acești ani s-au realizat un număr imens de variante și prototipuri, care au fost construite în unul sau două exemplare. În cele mai multe cazuri, s-au prăbușit în timpul testării, după care proiectele au fost închise.

Comisia NATO în 1961 a înaintat cerințe pentru un avion de luptă cu aterizare și decolare verticală, acest lucru a dat un impuls suplimentar dezvoltării acestei direcții de construcție a aeronavelor. După aceea, a fost planificat să se creeze un concurs pentru selecția celor mai promițătoare modele. Dar competiția nu a avut loc niciodată, deoarece a devenit clar că fiecare țară avansată are propriile sale versiuni ale unui astfel de avion.

Sub influența problemelor tehnice și politice, Comisia NATO a schimbat conceptul și a propus noi cerințe pentru aparat. După aceea, a început proiectarea vehiculelor multifuncționale. În cele din urmă, au fost selectate doar două opțiuni. Primul este avionul designerilor francezi "Mirage" III V ", au fost create 3 mașini și designeri ai FRG VJ-101C, au fost făcute 2 copii. În urma testelor s-au pierdut 4 aparate. Din acest motiv, s-a decis să se dezvolte o mașină XFV-12A fundamental nouă.

Dezvoltarea aeronavelor VTOL în URSS și în Rusia

Primul dispozitiv din această clasă din URSS a fost Yak-36, pe care Biroul de Proiectare Yakovlev a început să-l dezvolte din 1960. Pentru aceasta a fost realizat un stand de antrenament. Primul zbor a fost efectuat în martie 1966, în acest test, s-a efectuat o decolare verticală cu trecere la zborul orizontal, după care mașina a aterizat în același mod vertical. După aceea, au fost create Yak-38 și mai faimosul Yak-141. În anii 90, a fost lansat un alt proiect cu denumirea Yak-201.

Diagrama de dispunere

În funcție de poziția fuselajului

Vertical.

• Cu șuruburi.

  Reactiv.

  • Folosind forța direct de la un motor cu reacție de propulsie.

    Coleopter (aripi inelare).

Dispunerea orizontala

• Cu șuruburi.

  • Aripă și elice pivotante.

    Șuruburile sunt situate la capătul aripilor.

    Jeturile de la elice sunt deviate.

Reactiv.

• Motor de tip rotativ.

  Jeturile de gaz de la motorul principal se deviază în timpul decolării

  Motor de ridicare.

În paralel, o aeronavă similară era dezvoltată în Anglia. În 1954, a fost construită aeronava cu decolare verticală Harrier. Era echipat cu două motoare cu o tracțiune de 1840 kg. Greutatea aeronavei era de 3400 kg. Avionul s-a dovedit a fi extrem de nesigur și s-a prăbușit. Ceas decolare și aterizare verticală.

Următorul pas în dezvoltarea unor astfel de dispozitive a fost aeronava americană, construită în 1964. Construcția a coincis cu dezvoltarea programului lunar.

În ciuda faptului că descoperirile în domeniul construcției de aeronave nu ne mulțumesc în fiecare zi, există o mulțime de noi dezvoltări în domeniul aviației civile. Un exemplu tipic este dezvoltarea unui avion modern de pasageri cu decolare verticală.

Principalele caracteristici ale aeronavelor cu decolare verticală sunt, în primul rând, că nu este necesar un spațiu mare pentru decolarea și aterizarea aeronavei - ar trebui să depășească doar puțin dimensiunile aeronavei, iar din aceasta există o Concluzie foarte interesantă că odată cu dezvoltarea avioanelor cu sistem de decolare verticală vor deveni posibile călătoriile aeriene între diferite regiuni, chiar și cele în care nu există aerodromuri. În plus, nu este deloc necesar să facem astfel de avioane încăpătoare, pentru că acelea scauneîn cantitate de 40-50 de bucăți este destul de suficient, ceea ce va face călătoria cu avionul cât mai profitabilă și confortabilă.

Cu toate acestea, cel mai probabil va fi puțin faimos pentru viteza sa, deoarece nici în aeronavele militare nu depășește 1100 de kilometri pe oră și având în vedere că pasagerul aeronave cu decolare verticală va transporta relativ număr mare oameni, atunci cel mai probabil viteza sa de croazieră va fi de aproximativ 700 de kilometri pe oră. Cu toate acestea, pe de altă parte, fiabilitatea călătoriilor aeriene va crește semnificativ, deoarece în cazul oricărei situații neprevăzute aeronave cu decolare verticală poate sta cu ușurință pe o zonă mică plată.

Astăzi, există o serie de concepte pentru viitoarele avioane de pasageri cu decolare verticală. Până de curând, păreau însă incredibile evoluții moderneîn domeniul construcției de avioane, ei spun contrariul și este foarte posibil, în următorii zece ani, primele aeronave moderne cu decolare verticală să înceapă să își transporte pasagerii.

Dezavantajele și avantajele aeronavelor VTOL

Fără excepție, toate dispozitivele de acest tip au fost create pentru nevoi militare. Desigur, avantajele unor astfel de mașini pentru armată sunt evidente, deoarece aeronava poate fi operată pe locuri mici. Avioanele au capacitatea de a pluti în aer în timp ce fac viraje și zboară lateral. În comparație cu elicopterele, este clar că cel mai mare avantaj al avioanelor este viteza, care poate ajunge până la viteze supersonice.

Cu toate acestea, aeronavele VTOL au și dezavantaje semnificative. În primul rând, este complexitatea controlului, pentru asta ai nevoie de piloți de înaltă clasă. Este necesară abilități speciale din partea pilotului la tranziția modurilor.

Complexitatea controlului este cea care pune multe provocări pentru pilot. Când treceți de la modul hover la zbor orizontal, este posibil să alunecați în lateral, ceea ce creează probleme suplimentare atunci când țineți vehiculul. Acest mod necesită multă putere, ceea ce poate duce la defecțiunea motorului. Dezavantajele includ capacitatea mică de transport a aeronavei VTOL, în timp ce utilizează o cantitate uriașă de combustibil. În timpul funcționării, sunt necesare locuri special pregătite care să nu se prăbușească sub influența gazelor de evacuare de la motoare.

Clasificarea aeronavei:

A

B

V

G

D

ȘI

LA

L

O

Aeronavă cu decolare și aterizare verticală, abrevierea comună este aeronave VTOL sau engleză. VTOL- Decolare și aterizare verticală - o aeronavă capabilă să decoleze și să aterizeze cu viteză orizontală zero, folosind forța motorului îndreptată vertical.

Diferența fundamentală dintre aeronavele VTOL și diversele aeronave cu aripi rotative este că, în modul de zbor orizontal la viteză de croazieră, ca și în aeronava convențională, portanța este creată de o aripă fixă.

Conform diagramei de layout

După poziția fuzelajului în timpul decolării și aterizării.

• Poziție verticală (așa-numita tailsitter):
  • cu șuruburi (exemplu: Convair XFY Pogo, Lockheed XFV);
  • reactiv;
    • cu utilizarea directă a tracțiunii de la un motor cu reacție de croazieră (de exemplu, X-13 Vertijet);
    • cu o aripă inelară (coleopter);
• Pozitie orizontala:
  • cu șuruburi;
    • cu aripa pivotanta;
    • cu evantai la capatul aripii;
    • cu devierea jetului din șuruburi;
  • reactiv;
    • cu motoare rotative;
    • cu o deviere a unui jet de gaze a unui motor cu reacție susținător;
    • cu motoare de ridicare;

Istoria creării și dezvoltării aeronavelor VTOL

Dezvoltarea aeronavelor VVP a început pentru prima dată în anii 1950, când a fost atins nivelul tehnic corespunzător al construcției de motoare cu turboreacție și turbopropulsoare, ceea ce a provocat un interes larg pentru aeronavele de acest tip atât în ​​rândul potențialilor utilizatori militari, cât și în birourile de proiectare. Un impuls semnificativ în favoarea dezvoltării aeronavelor VTOL a fost utilizarea pe scară largă a avioanelor de luptă cu reacție de mare viteză cu viteze mari de decolare și aterizare în forțele aeriene din diferite țări. Astfel de avioane de luptă necesitau piste lungi cu o suprafață dură: era evident că, în cazul unor ostilități la scară largă, o parte semnificativă din aceste aerodromuri, în special cele de linie frontală, ar fi rapid dezactivate de inamic. Astfel, clienții militari erau interesați de aeronave care decolează și aterizează vertical pe orice zonă mică, adică practic independente de aerodromuri. În mare măsură, datorită acestui interes al reprezentanților armatei și marinei principalelor puteri mondiale, au fost create zeci de avioane experimentale ale PIB-ului diferitelor sisteme. Majoritatea modelelor au fost realizate în 1-2 exemplare, care, de regulă, au suferit accidente în timpul primelor teste, iar cercetările ulterioare asupra lor nu au mai fost efectuate. Comisia tehnică NATO, care a anunțat cerințele pentru un avion de luptă-bombarde cu decolare și aterizare verticală în iunie 1961, a dat un impuls dezvoltării PIB-ului aeronavelor supersonice în țările occidentale. S-a presupus că în țările NATO vor avea nevoie de aproximativ 5 mii dintre aceste avioane, dintre care prima va intra în serviciu în 1967. Prognoza unui astfel de un numar mare produse au provocat apariția a șase proiecte de aeronave VVP:

• P.1150 firma engleză Hawker-Siddley și vest-germanul Focke-Wulf;
• VJ-101 Asociația de Sud a Germaniei de Vest „EWR-Süd” („Belkov”, „Heinkel”, „Messerschmitt”);
• D-24 firma olandeză Fokker și republicanul american;
• G-95 firma italiană Fiat;
• Mirajul III-V compania franceză „Dassault”;
• F-104Gîn versiunea PIB-ului firmei americane „Lockheed” în colaborare cu firmele britanice „Short” și „Rolls-Royce”.

Programul VTOL în URSS

Primul avion sovietic de decolare și aterizare verticală a fost Yak-36. Dezvoltarea sa a fost realizată în Biroul de Proiectare Yakovlev din 1960 sub conducerea lui S.G. Mordovin. În timpul testelor, a fost construit și testat mai întâi un stand zburător „turbulent”, pe care s-au elaborat moduri de zbor verticale. Piloții de testare de frunte pentru programul Yak-36 au fost Yu. A. Garnaev și V. G. Mukhin. Pe 24 martie 1966, pilotul Mukhin a efectuat pentru prima dată un zbor vertical de decolare, trecând la zbor la nivelși potrivire verticală. În 1967, în timpul zborurilor demonstrative peste aerodromul Domodedovo de lângă Moscova, au fost prezentate trei avioane supersonice KVP (decolare și aterizare scurte) proiectate de A.I. Mikoyan, P.O. Sukhoi și o aeronavă cu decolare și aterizare verticală proiectată de A.S. Yakovlev - Yak-36.

Avantajele și dezavantajele aeronavelor VTOL

Istoria dezvoltării aeronavelor VVP arată că până acum au fost create aproape exclusiv pentru aviația militară. Avantajele aeronavelor VTOL pentru uz militar sunt evidente. PIB-ul aeronavelor se poate baza pe site-uri, ale căror dimensiuni nu sunt cu mult mai mari decât dimensiunile sale. Pe lângă capacitatea de decolare și aterizare pe verticală, aeronavele GDP au avantaje suplimentare și anume capacitatea de a pluti, de a vira în această poziție și de a zbura în direcție laterală, în funcție de sistemul de propulsie și sistemul de control utilizat. În raport cu alte aeronave cu decolare verticală, de exemplu, elicopterele, aeronavele VTOL au viteze incomparabil de mari, până la supersonice (Yak-141) și, în general, avantajele inerente aeronavelor cu aripă fixă. Toate acestea au dus la o fascinație față de ideea unei aeronave cu decolare verticală, un fel de „boom VTOL” în domeniile ingineriei și designului și aviației în general în anii 1960-1970.

Aterizare VTOL AV-8B_Harrier_II. Jeturile de gaz cu tracțiune verticală sunt vizibile.

Distribuția pe scară largă a acestui tip de aeronave a fost prezisă, au fost propuse multe proiecte pentru aeronave VTOL militare și civile, militare, de transport și pasageri de diferite modele (tipic pentru anii 70, un exemplu de proiect de linie de pasageri VTOL - Hawker Siddeley HS-141 ).

Cu toate acestea, deficiențele aeronavelor VTOL au fost și ele semnificative. Pilotarea acestui tip de aeronave este foarte dificilă pentru un pilot și îi cere să fie foarte priceput în tehnicile de pilotare. Acest lucru este valabil mai ales în modurile de zbor cu hover și tranzitorie - în momentele de tranziție de la hover la zbor la nivel și înapoi. De fapt, pilotul unei aeronave cu reacție VTOL trebuie să transfere ascensiunea și, în consecință, greutatea mașinii - de la aripă la jeturile verticale de gaz de tracțiune sau invers.

Această caracteristică a tehnicii de pilotare pune sarcini dificile pentru pilotul VTOL. În plus, în modurile hovering și tranzitorii, aeronavele VTOL sunt în general instabile, predispuse la alunecare laterală, un mare pericol în aceste momente este o posibilă defecțiune a motoarelor de ridicare. Un astfel de refuz a fost adesea cauza accidentelor în aeronavele VTOL în serie și experimentale. De asemenea, dezavantajele includ capacitatea de transport semnificativ mai scăzută și raza de zbor a aeronavelor VTOL în comparație cu aeronavele convenționale, consumul ridicat de combustibil în modurile de zbor verticale, complexitatea generală și costul ridicat al proiectării aeronavelor VTOL, distrugerea acoperirilor pistelor prin evacuarea gazelor fierbinți de la motoare.

Acești factori, precum și o creștere bruscă a pieței mondiale a petrolului (și, în consecință, a combustibilului de aviație) în anii 70 ai secolului al XX-lea au condus la încetarea practică a dezvoltărilor în domeniul aeronavelor VTOL cu reacție de pasageri și transport.

Dintre numeroasele proiecte propuse de aeronave VTOL de transport cu reacție, doar un singur avion Dornier Do 31 a fost practic finalizat și testat, însă această mașină nu a fost construită în serie. Pe baza celor de mai sus, perspectivele pentru dezvoltarea pe scară largă și utilizarea în masă a aeronavelor cu reacție VTOL sunt foarte îndoielnice. În același timp, există o tendință de design modern către o abatere de la tradițional circuit reactivîn favoarea aeronavelor VTOL cu un grup cu elice (mai des - tiltrotoare): în special, aceste mașini includ Bell V-22 Osprey, produs în prezent, și Bell / Agusta BA609, care sunt dezvoltate pe baza acestuia.

Vezi si

• Lista aeronavelor după producător
• Clasificarea aeronavelor după caracteristicile de proiectare și centrală electrică

Literatură

• E. Tsihosh „Aeronava supersonică”, etc. „Aeronava cu decolare și aterizare verticală”.

Aeronavă cu decolare și aterizare verticală (scurtă).

Avioanele cu decolare și aterizare verticală care zboară în modurile de zbor de croazieră (orizontale), precum aeronavele convenționale, sunt capabile să plutească în aer, precum elicopterele, precum și să decoleze și să aterizeze pe verticală. Pentru a asigura modurile de PIB (decolare și aterizare verticală) pe o astfel de aeronavă, este necesar să existe o centrală electrică specială, care să asigure crearea unei forțe de ridicare care depășește greutatea aeronavei.
Raportul de pornire verticală tracțiune-greutate (raportul dintre portanța generată de motoare și greutatea aeronavei) al aeronavelor moderne VTOL este în intervalul 1,05-1,45.
În funcție de modul în care este creată forța de suspensie în modurile GDP și forța de tracțiune în modurile de croazieră (croazieră), este posibilă clasificarea aeronavei VTOL (Fig. 7.69).
Centrală electrică unificată (SU) are unul sau mai multe motoare de susținere a liftului , care creează tracțiune verticală în modurile de pistă și tracțiune de croazieră în modurile normale. Impingerea este creată fie de o elice, fie de un jet de gaze de la un motor cu reacție. Schimbarea direcției vectorului de tracțiune al motoarelor de susținere a liftului poate fi asigurată structural fie prin rotirea întregului motor spre direcția corectă, de exemplu, în raport cu aripa sau împreună cu aripa de care sunt atașate, sau prin schimbarea direcției jetului (și a vectorului de tracțiune) al motorului cu reacție.

Schema schematică a unuia dintre dispozitivele posibile care oferă o schimbare a direcției vectorului de împingere P cu o vizor glisant 1 , ilustrat în Fig. 7,70.

Compozit SU include două grupuri de motoare: unul dintre ele este pentru crearea de tracțiune verticală în modurile de PIB ( motoare de ridicare ), celălalt - pentru a crea un impuls de croazieră ( motoare de croazieră ).
Combinate SU constă, de asemenea, din două grupuri de motoare: ridicând și accelerând și ridicand si marsand , care (într-o măsură mai mare sau mai mică) participă la crearea atât a impulsului vertical, cât și susținut.

Alegerea tipului de centrală electrică afectează în mod semnificativ capacitatea de a rezolva problemele specifice care apar în proiectarea aeronavelor VTOL și determină de fapt conceptul, aspectul aerodinamic și structural-putere.
Motoare 1 (fig. 7.71) creați o forță de ridicare ( P = G/2 ) echilibrarea gravitației G aeronave. În modurile de operare lângă ecran 2 (suprafața pistei) jet de motor 3 crează fluxuri complexe în jurul aeronavei datorită interacțiunii jeturilor de gaz reflectate de ecran 4 cu curenti de aer 5 curgând în prizele de aer ale motoarelor. Forma și intensitatea acestor curenți pe

modurile de plutire în apropierea ecranului, interacțiunea acestor curenți cu fluxul incident în modurile de PIB și regimuri tranzitorii (de la mișcarea verticală la orizontală) depind de puterea, numărul și locația motoarelor (adică de aspectul aeronavei VTOL), care afectează în mod semnificativ caracteristicile aerodinamice și de cuplu ale aeronavei VTOL, adică determină aspectul acesteia.
Cauzele expunerii la jeturile de gaz ale motorului eroziunea suprafeței aerodromului , gradul căruia depinde atât de tipul de motoare care generează ascensorul, cât și de amplasarea acestora. Particulele de pe suprafața aerodromului, spălate de jeturile de gaz, împreună cu curenții ascendenți de temperatură înaltă, afectează structura aeronavei VTOL și, pătrunzând în prizele de aer ale motoarelor, reduc fiabilitatea funcționării acestora, a resurselor și a caracteristicilor de tracțiune. Pentru a reduce efectul jeturilor asupra suprafeței aerodromului și asupra aeronavei, tehnica de operare a aeronavelor VTOL este adesea folosită în modul scurt de decolare și aterizare (UVP), când distanțele de decolare și de alergare sunt de doar câteva zeci de metri. Acest lucru face, de asemenea, posibilă creșterea creșterii în greutate a aeronavei VTOL datorită consumului de combustibil semnificativ mai mic în modurile de decolare și aterizare.
Una dintre principalele probleme apărute în dezvoltarea aeronavelor VTOL este de a asigura echilibrarea, stabilitatea și controlabilitatea acestora în modurile PIB și de tranziție, atunci când viteza înainte este zero sau nu suficient de mare pentru munca eficienta suprafețe aerodinamice care creează forțe și momente de echilibrare și control.
Echilibrarea, stabilitatea și controlabilitatea aeronavelor VTOL în aceste moduri sunt oferite fie nepotrivire (modulare) tracțiunea motorului, adică creșterea sau scăderea forței unui motor în comparație cu altul, sau cu ajutorul sisteme de cârmă cu reacție, sau o combinație a acestor metode.

Nepotrivire ΔP motoare de susținere de tracțiune (Fig. 7.72). 3 duce la un moment de iesire ΔM y, nepotrivire ΔP 1 primul grup de motoare de ridicare 1 duce la un moment de rulare ΔM X... Nealinierea tracțiunii ΔP 1 și ΔP 2 primul și al doilea grup de motoare de ridicare 2 duce la apariția unui moment de pitching ΔM z .
Sistem de control cu ​​jet de cerneală Aeronava VTOL (Fig. 7.73) include mai multe duze cu jet ( 1, 5, 6 ), către care se utilizează conducte 4 aerul comprimat este furnizat de la compresorul motorului de ridicare și susținere 3 ... Design duze 1 vă permite să reglați debitul de aer și deci tirajul. Design duze 5 și 6 vă permite să schimbați nu numai mărimea, ci și direcția forței de împingere spre opus (inversați împingerea duzei).
Când este echilibrat în pas (față de axă Z ) aeronave (suma momentelor forțelor de împingere ale duzei 1 ridicare 2 și motor de ridicare-susținere 3 faţă de centrul de masă este egal cu zero) o creştere a forţei de împingere a duzei 1 va provoca un moment de pitch, scădere - un moment de scufundare.

Prezentat în fig. 7.73 direcția jeturilor de la duze 5 și 6 duce la aeronava care se înclină spre aripa stângă și se întoarce spre stânga.

Pilotul controlează modul de funcționare al motoarelor și cârmelor cu reacție pentru a modifica forțele și momentele care acționează asupra aeronavei în modurile de pistă și modurile tranzitorii cu aceleași pârghii de comandă ca la o aeronavă convențională, adică simultan cu crearea avionului de control. forţe, forţele aerodinamice de direcţie sunt deviate în mod corespunzător.suprafeţe (lift, elerone şi cârmă), care însă nu creează forţe de control la viteze joase (pre-evolutive) ale mişcării de translaţie a aeronavei. Odată cu creșterea vitezei mișcării de translație, forțele pe suprafețele de direcție cresc și ele și, cu ajutorul automatizării, sunt oprite treptat din funcționarea sistemului de control al jetului.

Trebuie remarcat aici că la viteze mici (pre-evolutive), aeronava VTOL nu are o stabilitate proprie, deoarece forțele aerodinamice sunt mici, capabile să o readucă în poziția inițială sub influențe externe aleatorii. Prin urmare, stabilitatea aeronavei VTOL în aceste moduri (stabilizarea acesteia și menținerea stării de echilibrare) este asigurată de mijloacele automate incluse în sistemul de control, care, răspunzând la mișcările unghiulare ale aeronavei în timpul perturbărilor, fără intervenția pilot, readuceți aeronava în poziția inițială de echilibrare utilizând suprafețele de control a avioanelor.
Am enumerat aici doar câteva dintre problemele formării aspectului aeronavelor VTOL, a căror soluție este deja pe primele etape designul necesită interacțiunea designerilor de diferite specializări.
Până în prezent, peste 50 de tipuri de avioane verticale (scurte) cu decolare și aterizare au fost proiectate, construite și testate în lume. Majoritatea proiectelor acestor aeronave s-au bazat pe cerințele aplicațiilor militare.
Prima aeronavă de luptă internă VTOL a fost creată la OKB im. LA FEL DE. Yakovlev (vezi secțiunea 20.2).
Avantajele aeronavelor VTOL, pe care le-am menționat la începutul Secțiunii 7.4, vor duce, fără îndoială, la crearea aeronavelor VTOL care pot concura cu aeronavele convenționale pentru transportul de pasageri și mărfuri pe distanțe scurte și medii.

Hidroaviația

Lucrările la crearea aeronavelor adaptate să decoleze de pe suprafața apei și să aterizeze pe aceasta au început aproape simultan cu lucrările la crearea de aeronave bazate pe sol.
28 martie 1910 primul zbor pe hidroavion (din hidro...(greacă. hydor- apa) si un avion) ​​de design propriu a fost realizat de francezul A. Fabre.
Din punct de vedere istoric, ofițerii au fost la originile aeronauticii și aviației interne. marina Rusia. Ei au fost primii din lume care au dezvoltat tacticile aviației navale, au bombardat o navă inamică din aer, au creat un proiect pentru un portavion și au fost primii care au zburat pe cerul Arcticii.

Caracteristicile geografice și strategice ale teatrelor de război din acea vreme, frontierele maritime îndelungate din Marea Baltică și Marea Neagră, absența aerodromurilor special echipate pentru operarea aeronavelor terestre și, în același timp, abundența de râuri mari, lacurile, spațiile maritime libere au necesitat realizarea construcției de avioane navale în țara noastră.
Dezvoltarea hidroaviației a început cu flotoarele unei aeronave terestre. Primul hidroavioane plutitoare (fig.7.74) avea două plutitoare principale 1 si suplimentare 2 (auxiliar) plutire în coadă sau arc.
În funcție de modul în care se asigură baza și funcționarea aeronavei de la suprafață zona de apa (din lat. acva- apa) - hidrodromuri , puteți efectua clasificarea hidroavioanelor (Fig. 7.75).
Circuite flotante sunt utilizate în prezent pentru avioanele ușoare, deși deja în 1914 aeronava grea cu patru motoare „Ilya Muromets” (vezi Fig. 19.1) a efectuat primul zbor, plutind pe circuit cu trei flotoare cu un plutitor de coadă, în 1929, în zborul Moscova - New York al Țării Sovietelor (vezi Fig. 19.7) 7950 km - de la Khabarovsk la Seattle avionul a zburat deasupra apei, iar în această secțiune trenul de aterizare terestru a fost înlocuit cu un flotor circuit dublu flotant .

Creșterea dimensiunii și masei hidroavioanelor și, în consecință, creșterea dimensiunii flotoarelor au făcut posibilă găzduirea echipajului și a echipamentului în ele, ceea ce a dus la crearea de hidroavioane de tipul "barcă zburătoare" cu un singur submarin scheme şi schema cu două bărci - catamaran (din tamil kattumaram, literalmente - jurnalele conectate).
Circuit integrat cel mai potrivit pentru hidroavioane mari multifuncționale. Aripa parțial scufundată în apă permite reducerea dimensiunii ambarcațiunii și creșterea perfecțiunii aerohidrodinamice a hidroavionului.
Aeronava amfibie (din greacă. amfibii- duce un stil de viață dual) este adaptat pentru decolare de pe uscat și apă și aterizare pe acestea.
Prin urmare, solutii tehnice, asigurand baza si functionarea aeronavei de la suprafata apei, determina de fapt aspectul (dispunerea aerodinamica) al hidroavionului.
Complexitatea și numărul de probleme pe care proiectanții trebuie să le rezolve la crearea unui hidroavion cresc semnificativ, deoarece pe lângă caracteristicile aerodinamice și de decolare și aterizare ridicate ale unei aeronave convenționale, trebuie să fie asigurată și navigabilitatea specificată de TZ.
Metodele disciplinei științifice „Hidromecanică”, care studiază mișcarea și echilibrul lichidelor, precum și interacțiunea dintre lichide și solide, scufundate complet sau parțial într-un lichid, permit evaluarea navigabilității unui hidroavion.
navigabilitate (naviabilitate) Un hidroavion se caracterizează prin posibilitatea funcționării sale în ape cu anumite condiții hidrometeorologice - viteza și direcția vântului, direcția, viteza, forma, înălțimea și lungimea de undă a apei.
Condiția de navigabilitate a unui hidroavion este evaluată de valurile extreme ale mării, la care este posibilă operarea în siguranță.
În același mod în care atmosfera standard internațională (ISA) este utilizată pentru a evalua caracteristicile de zbor ale unui avion (a se vedea secțiunea 3.2.2), o anumită scară (model matematic) este utilizată pentru a caracteriza valurile mării, care stabilește o relație între caracteristicile verbale ale valurilor, înălțimea valului și scorul (de la 0 la IX) - gradul de entuziasm .
În conformitate cu această scară, de exemplu, valurile slabe ale mării (înălțimea valurilor de până la 0,25 m) sunt evaluate la I, valurile maritime semnificative (înălțimea valurilor 0,75-1,25 m) sunt evaluate la III, valurile mari puternice (înălțimea valurilor 2,0-3,5). m) este evaluat ca V, excitația excepțională (înălțimea valului 11 m) este evaluat ca IX.
navigabilitate ( navigabilitate a) hidroavionul include caracteristicile hidroavionului, cum ar fi Plutire , stabilitate , controlabilitate , de nescufundare etc.
Aceste calități sunt determinate de forma și dimensiunea subacvatică piesa de deplasare (barcă sau flotor) a hidroavionului, distribuția maselor hidroavionului pe lungime și înălțime.
Pe viitor, când luăm în considerare caracteristicile de navigabilitate ale unui hidroavion, dacă acestea pot fi atribuite în mod egal unei ambarcațiuni și unui flotor fără rezerve speciale, vom folosi termenul de „barcă”. Plutire- capacitatea unui hidroavion de a pluti într-o poziție dată față de suprafața apei.
Un hidroavion, ca orice alt corp plutitor, de exemplu o navă, este ținut pe linia de plutire de forța arhimedeană

P = Wρ în g = G,

Gravitația hidroavionului G aplicat la centrul de masă al aeronavei (c.m.), puterea de sustinere (Forța arhimediană, forța de acțiune a lichidului deplasat pe barca cu hidroavion) R aplicat la centrul de masă al volumului de apă deplasat de barcă sau, conform terminologiei navei (care este utilizată pe scară largă de proiectanții de hidroavioane), în centru de mărime (Ts.v.).

Evident, pentru a asigura echilibrul aeronavei plutitoare (Fig. 7.76), forțele G și P trebuie să se afle pe o linie dreaptă care leagă Ts.m. și c.v., în planul vertical longitudinal de simetrie al hidroavionului - planul diametral al bărcii (DP). De asemenea, este evident că planul principal al bărcii (BP) este un plan orizontal care trece prin punctul inferior al suprafeței bărcii perpendicular pe linia centrală și, în consecință, construcția inferioară orizontală a bărcii (NSG), construcția orizontală. a aeronavei (SGS) și a punții 1 - suprafața superioară a bărcii în caz general nu este paralel cu planul suprafeței apei și cu linia de contact a suprafeței apei cu carena ambarcațiunii cu hidroavion W O L O.

Linia de contact a unei suprafețe de apă calmă cu carena unei ambarcațiuni cu hidroavion W O L O la greutatea maximă la decolare și cu motoarele oprite - linia de plutire a marfurilor (din olandeză apă- apa si lijn- linie). Linia de plutire a încărcăturii (GWL) atunci când navigați apa dulce nu coincide cu GVL atunci când navighează în apă de mare, deoarece densitatea apei proaspete de râu sau lac ρ în= 1000 kg / m 3, densitate apa de mare ρ în= 1025 kg/m 3.
Respectiv, sediment T (distanța de la GVL până la partea cea mai de jos a bărcii, care caracterizează scufundarea bărcii sub nivelul apei) cu aceeași greutate la decolare a unui hidroavion în apă dulce va fi mai mare decât în ​​apă de mare.
Valorile pescajului înainte și înapoi determină aterizare bărci cu hidroavion în raport cu suprafața apei - tunde bărci (din lat. diferens (differetis)- diferență) - înclinarea sa în plan longitudinal, care se măsoară prin unghiul de tăiere φ 0 sau diferenţa dintre pescajul pupei şi prova. Dacă diferența este zero, se spune că barca este „pe o chilă uniformă”; dacă pescajul pupei este mai mare decât pescajul prova, barca „stă cu un trim la pupă” (așa cum se arată în Figura 7.76), dacă este mai mică, barca „stă trim la prova”.
Stabilitate (un analog al termenului „stabilitate” în terminologia nautică) în timpul navigării - capacitatea unui hidroavion, deviat de forțele externe perturbatoare din poziția de echilibru, de a reveni la poziția inițială după ce forțele perturbatoare au încetat să mai acționeze.
Evident, atunci când înot, un corp parțial sau complet (complet) scufundat în apă, nu există alte forțe care să-l readucă în poziția de echilibru, cu excepția forței gravitației. G și putere egală de a menține R ... În consecință, doar poziția reciprocă a acestor forțe va determina stabilitatea sau instabilitatea corpului plutitor, care este ilustrată în Fig. 7,77.

Dacă centrul de masă al corpului este situat sub centrul de mărime (Fig. 7.77, a), la devierea de la poziția de echilibru, apare un moment de stabilizare ΔМ = Gl readucerea corpului în poziția inițială echilibru stabil.
Dacă centrul de masă al corpului este situat deasupra centrului de mărime (Figura 7.77, c), la devierea de la poziția de echilibru, apare un moment de destabilizare ΔМ = Gl , iar corpul nu poate reveni la poziția inițială de unul singur echilibru instabil .
Dacă poziția centrului de masă al corpului coincide cu poziția centrului de mărime (Fig. 7.77, b), corpul este într-un echilibru indiferent.
Trebuie remarcat faptul că poziția centrului de mărime depinde în esență de forma părții scufundate a corpului și de unghiul abaterii acesteia de la poziția inițială de echilibru.
Stabilitatea hidroavionului (precum și stabilitatea vasului) se obișnuiește să se determine poziția relativă a centrului de masă și metacentru - centrul de curbură al liniei de-a lungul căruia centrul valorii corpului de deplasare se deplasează când acesta este dezechilibrat.
Metacentrul - din greacă. meta- între, după, prin - o parte integrantă a cuvintelor complexe care înseamnă intermediar, următor ceva, trecere la altceva, schimbare de stare, transformare și lat. - centrum focalizare, centru.
Distingeți între stabilitatea transversală și longitudinală a hidroavionului (când aeronava este înclinată în planul transversal și respectiv longitudinal).
Stabilitate laterală. Luați în considerare cazul înclinării transversale - abaterea planului diametral (DP) al bărcii de la verticală, de exemplu, sub influența unei rafale de vânt.
Hidroavionul (Fig. 7.78, a) plutește în stare de echilibru, forța gravitației G și puterea de susținere R egal, se află în plan diametral, dimensiune A definește cota centrului de masă deasupra centrului de mărime.

Din componenta laterală a unei rafale de vânt V v(fig. 7.78, b) are loc un moment de înclinare M cr in, în funcție de înălțimea vitezei, suprafața și anvergura consolei aripii (cu fața în direcția din care bate vântul), zona proiecției laterale a hidroavionului. Sub influența acestui moment, avionul se va înclina la un anumit unghi mic (vom presupune - infinit mic). γ iar noua poziție a bărcii va defini o nouă linie de plutire a încărcăturii L 1 L 1, al cărui plan este înclinat într-un unghi γ de la linia de plutire originală W O L O.
Forma părții subacvatice (de deplasare) a bărcii se va schimba: volumul, limitat în fiecare secțiune transversală a bărcii de o cifră 1 , va ieși de sub apă, iar volumul egal cu acesta, limitat în fiecare secțiune transversală a bărcii de cifră 2 , va intra sub apă. Astfel, mărimea forței de susținere nu se va schimba. (P = Wρ în g = G) CU O exact CU 1 ... Punct M O intersecția a două linii de acțiune adiacente ale forțelor arhimediene la un unghi infinit de mic γ între ei este metacentrul initial .
Raza metacentrică ρ 0 definește curbura inițială a liniei de deplasare a centrului mărimii bărcii în timpul călcâiului.
Măsura stabilității laterale a unui hidroavion este valoarea înălțimea metacentrică h o = ρ o - a:
- dacă h O> 0 - barca este stabilă;
- dacă h O= 0 - echilibrul este indiferent;
- dacă h O < 0 - лодка неостойчива.
În exemplul considerat h O< 0. Нетрудно видеть, что перпендикулярные к поверхности воды и forțe egale R și G se va împerechea cu umărul l , și momentul acestei perechi M cr G = Gl coincide în direcţie cu momentul tulburător M cr inși crește unghiul de rulare. Astfel, hidroavionul prezentat în fig. 7,78, b, sub acțiunea perturbărilor externe nu revine la poziția inițială, adică nu are stabilitate transversală.
Evident, pentru a asigura stabilitatea laterală, centrul de masă trebuie să fie sub poziția cea mai de jos a metacentrului.
Majoritatea hidroavioanelor moderne sunt realizate conform designului aerodinamic clasic cu un fuselaj - o barcă, căreia i se oferă forme adecvate pentru decolarea din apă și aterizarea pe apă, o aripă înaltă cu motoare instalate pe ea sau pe o barcă pt. îndepărtare maximă de la suprafața apei pentru a preveni inundarea aripii cu apă atunci când se deplasează pe apă și o introduce în motoarele și elicele aeronavelor cu o centrală propulsată de elice, prin urmare, în majoritatea cazurilor, centrul de masă al aeronava este mai sus decât metacentrul (ca în Fig. 7.78, b) și un hidroavion cu un singur submarin instabil lateral.
Problemele de stabilitate laterală a unui hidroavion dintr-o schemă cu un singur plutitor sau cu un singur submarin pot fi rezolvate prin folosirea flotoarelor sub aripi (Fig. 7.79).

Plutitor sub aripi 1 montat pe un stâlp 2 cât mai aproape de capătul aripii 3 .Sprijinirea (sprijinirea) plutitoarele sub aripi nu ating apa atunci când hidroavionul se deplasează pe apă plată 4 și asigură o poziție stabilă a hidroavionului cu unghiuri de rulare de 2-3 ° când este parcat, plutește sub aripi parțial scufundat și asigură parcare fără călcâi.
Deplasarea flotorului este aleasă în așa fel încât sub influența vântului la o anumită viteză V v hidroavion pe panta valului 5 corespunzătoare valului marginal al zonei de apă specificată în specificația de proiectare, înclinată la un anumit unghi γ ... În acest caz, momentul de restabilire al flotorului, determinat de forța de susținere a flotorului R NS si distanta b NS de la linia centrală a flotorului până la linia centrală a bărcii, M n = R NS b NS, trebuie să pară (echilibreze) momentele de călcâială M cr in din vânt şi M cr G dintr-o barcă instabilă.

Stabilitate longitudinală este determinată de aceleași condiții ca și transversala. Dacă, sub acțiunea oricărei perturbări externe, hidroavionul (Fig. 7.80) primește o înclinare longitudinală din poziția inițială determinată de linia de plutire W O L O cum ar fi mărirea cu un unghi Δφ trim la prova, aceasta va defini o nouă linie de plutire a sarcinii L 1 L 1.
Volumul navei 1 va ieși de sub apă și un volum egal 2 va merge sub apă, în timp ce valoarea forței de susținere nu se va schimba (R = Wρ în g = G) , cu toate acestea, centrul valorii se va deplasa din poziția inițială De la 0 exact C 1... Punct M O * intersecția a două linii de acțiune adiacente ale forțelor de susținere la un unghi infinit mic Δφ între ele va determina poziţia metacentrul longitudinal initial .
Măsura stabilității longitudinale a unui hidroavion este înălțimea metacentrică longitudinală H o = R oh-a.
Este mai ușor de asigurat stabilitatea longitudinală a unui hidroavion decât transversal, în sensul că o barcă cu o lungime foarte dezvoltată are aproape întotdeauna o stabilitate longitudinală naturală ( H O > 0).
Rețineți că momentul de scufundare de la împingerea motorului, a cărui linie de acțiune se extinde de obicei deasupra centrului de masă al aeronavei, adâncește prova bărcii, reduce unghiul de trim inițial, adică forțează barca să facă o anumită compensare. pe prova, care va determina o încărcătură nouă linia de plutire , Care e numit "încăpăţânat" .
Forțe hidrostatice (forțele de sprijin), asigurând flotabilitatea și stabilitatea bărcii în repaus, în mod natural, într-o măsură mai mare sau mai mică, se manifestă și în procesul de deplasare pe apă.
O caracteristică foarte importantă a unui hidroavion, care determină navigabilitatea acestuia, este capacitatea de a depăși rezistența la apă și de a dezvolta viteza necesară de-a lungul apei cu un consum minim de energie.
Forța hidrodinamică se determină rezistenţa apei la mişcarea bărcii în regim de navigaţie frecarea apei în stratul limită(rezistența la frecare) și distribuția presiunii hidrodinamice a debitului de apă pe barcă (rezistența formei asociată cu formarea curenților de vortex - se numește uneori rezistență la vârtej) și depinde de viteza de mișcare (presiune de mare viteză ρ în V 2/2 ), forma și starea suprafeței bărcii.
Este oportun să reamintim aici că densitatea apei ρ în densitatea aerului la nivelul mării este de peste 800 de ori!
La această rezistență se adaugă o rezistență la undă, care, spre deosebire de forța de val asociată cu pierderile ireversibile de energie în unda de șoc în timpul zborului la viteze supercritice (vezi Secțiunea 5.5), apare atunci când un corp se deplasează în apropierea suprafeței libere a lichidului ( interfața apă-aer)...
Rezistența la valuri - partea de rezistenţă hidrodinamică care caracterizează consumul de energie pentru formarea valurilor.
Rezistența valurilor în apă (lichid greu) apare atunci când un corp scufundat sau semi scufundat (plutitor, barcă) se mișcă în apropierea suprafeței libere a lichidului (adică, granița dintre apă și aer). Corpul în mișcare exercită o presiune suplimentară pe suprafața liberă a lichidului, care, sub influența propriei gravitații, va tinde să revină la poziția inițială și să intre în mișcare oscilativă (undă). Prora și pupa ale bărcii formează sisteme de valuri care interacționează care asigură influenta semnificativa pentru rezistență.
În modul de înot, rezultanta forțelor hidrodinamice de rezistență este practic orizontală.
Forma părții de deplasare a hidroavionului (precum și forma navei) trebuie să asigure capacitatea de deplasare pe apă cu rezistență minimă și, ca urmare, cu cost minim putere ( viteza navei , în terminologia marină).
La proiectarea hidroavioanelor (precum și a navelor), rezultatele testelor prin remorcare („tragere”) modele similare dinamic în bazinele experimentale ( hidrocanale ) sau în zone de apă deschisă.
Totuși, spre deosebire de o navă, complexul de caracteristici ale navigabilității hidroavionului este mult mai larg, principala fiind capacitatea de a efectua decolări și aterizări în siguranță pe o suprafață agitată cu o anumită înălțime a valurilor, în timp ce viteza hidroavioanelor prin apă este de multe ori mai mare decât viteza navelor maritime.
Datorită formei speciale a fundului ambarcațiunii cu hidroavion, apar forțe hidrodinamice care ridică prova și provoacă o ascensiune generală semnificativă a ambarcațiunii.
În consecință, mișcarea unui hidroavion, spre deosebire de o navă, are loc cu o deplasare și un unghi de trim variabile ale ambarcațiunii (de fapt, unghiul de incidență al curgerii apei pe fund, similar cu unghiul de atac al aripă). La viteze de deplasare pe apă apropiate de viteza de decolare în timpul decolării, deplasarea este practic zero - hidroavionul este în modul de planificare (de la fr. glisser- alunecare) - alunecare pe suprafata apei. Trăsătură proeminentă modul de rindeluire constă în faptul că rezultanta forțelor de rezistență hidrodinamică a apei are o componentă verticală atât de mare ( hidrodinamic sustinerea fortei ) că barca în majoritatea cazurilor volumul său de deplasare iese din apă și alunecă pe suprafața sa. Prin urmare, contururile (contururile suprafeței exterioare) ale ambarcațiunii hidroavion (Fig. 7.81) diferă semnificativ de contururile navei.

Principala diferență este că fundul (suprafața de jos a bărcii, care este suprafața principală de sprijin atunci când hidroavionul se mișcă prin apă) are unul sau mai multe redanov (Limba franceza. redan- pervaz), primul dintre care, de regulă, este situat în apropierea centrului de masă al hidroavionului, iar al doilea în pupa. Linii drepte în vedere plană (Fig. 7.81, A) creează o rezistență mult mai mare în zbor decât treptele ascuțite (în formă de săgeată, ogivale) (Fig. 7.81, b), a căror rezistență hidrodinamică și stropire sunt semnificativ mai mici. În timp, lățimea celui de-al doilea pas a scăzut treptat, partea interrediană a fundului a început să convergă la un moment dat (Fig. 7.81, v) la pupa bărcii.

În procesul de dezvoltare a hidroaviației s-a schimbat și forma secțiunii transversale a bărcii (Fig. 7.82). Bărci cu fundul plat (Fig.7.82, A) și cu trepte longitudinale (Fig. 7.82, b), ușor înclinat (adică cu o ușoară înclinare a secțiunilor inferioare de la linia centrală a chilei către laterale - Fig. 7.82, v) și cu fundul concav (fig. 7.82, G) a cedat treptat bărci cu chilă cu fundul plat (fig. 7.82, d) sau cu un profil de deadrise mai complex (în special, curbiliniu) (Fig. 7.82, e).
Trebuie remarcat aici că hidroavioanele nu au amortizoare (vezi secțiunea 7.3) capabile să absoarbă și să disipeze energia de impact atunci când aterizează pe apă. Deoarece apa este practic un lichid incompresibil, forța de impact asupra apei este comparabilă cu forța de impact asupra solului. Scop principal deadlift - înlocuiți amortizorul și când

imersarea treptată a suprafeței panei (cu chilă) în apă în timpul aterizării pentru a atenua impactul de aterizare, precum și impactul apei asupra fundului bărcii atunci când se deplasează pe o suprafață de apă agitată.
Contururile tipice ale unei ambarcațiuni moderne cu hidroavion sunt prezentate în Fig. 7,83. Barca are un deadrise de fund transversal și longitudinal.
Deadrise transversală ambarcațiunile (sau unghiul format de chilă și pomeți) este selectat pe baza condițiilor de asigurare a supraîncărcărilor acceptabile în modurile de decolare și aterizare și asigurarea stabilității dinamice a căii.
Unghiul de deadrise transversale a prova bărcii începând de la prima treaptă β p n crește ușor spre prova bărcii (în vedere frontală A-a- secțiuni suprapuse de-a lungul prova ambarcațiunii) în așa fel încât să se formeze un dig de apă în prova ambarcațiunii, „rupând” valul care se apropie și reducând formarea valurilor și a pulverizării.
Pomeți (linia de intersecție a fundului și a lateralului bărcii) împiedică lipirea apei de părțile laterale. Pentru a crea o formare acceptabilă de valuri și stropire, se folosește o îndoire pomeții nazale, adică profilarea fundului probei bărcii pe suprafețe curbe complexe.

Partea de jos a părții interrediane a bărcii (în vedere din spate B-B- secțiuni suprapuse de-a lungul părții din pupa a bărcii) de obicei plate - valoarea unghiului β r mîn mod constant. Unghiurile de dead-rise transversale pe stepă sunt de obicei de ordinul 15-30 °.
Deadrise longitudinală bărci γ l = γ n + γ m determinat de unghiul deadrizei longitudinale a arcului γ nși unghiul deadrizei longitudinale a părții interrediane γ m.

Lungimea, forma și deadrise longitudinale ale arcului ( γ n @ 0¸3 °), care afectează stabilitatea longitudinală și unghiul trimului inițial, se aleg astfel încât să excludă curbarea și inundarea punții cu apă la viteze mari.
Termenul longitudinal al părții interrediane ( γ m @ 6¸9 °) se alege astfel încât să asigure o planificare stabilă, aterizare pe uscat la unghiul maxim admis de atac și aterizare (pentru o aeronavă amfibie) conform prevederilor existente. aluneca (ing. alunecare, scrisori. - alunecare) - platforme de coastă în pantă care merg în apă pentru ca amfibianul să coboare în apă și să coboare la mal.
Cu o deadrise longitudinală suficientă a părții interrednaya, separarea în timpul decolării de apă poate avea loc „cu subminare” (creșterea unghiului de atac) la coeficientul de ridicare maxim admisibil.
Separarea de apă în timpul decolării este complicată de faptul că, pe lângă forțele de rezistență la apă la mișcarea bărcii, discutate mai sus, între fundul ambarcațiunii și apă acționează și forțe de aderență (de aspirație), mai ales în partea din spate a bărcii.
Numirea lui Redan- pentru a distruge efectul de aspirație al apei (aspirația) în timpul rulării decolare, reducând astfel rezistența la apă, pentru a permite ambarcațiunii să se „dezlipească”

De mulți ani, se vorbește despre posibila construcție a unui nou portavion rusesc, care, însă, nu a dus încă la începerea lucrărilor reale. În contextul unei astfel de dezvoltări a flotei, este adesea discutată și problema unui grup de aviație pentru o navă promițătoare. Sunt exprimate câteva sugestii, inclusiv cele mai îndrăznețe. De exemplu, în trecut, s-a propus în mod repetat reluarea lucrărilor la aeronavele cu decolare și aterizare verticală. Potrivit unor declarații ale oficialilor, o astfel de propunere ar putea fi implementată în viitorul îndepărtat.

Prezent și planuri

În acest moment, aviația de transport a Marinei Ruse nu poate fi numită numeroasă. Piloții au la dispoziție doar câteva zeci de avioane de luptă Su-33 și MiG-29K. Toate aceste mașini sunt destinate decolării de pe o punte echipată cu trambulină. Aterizarea se efectuează cu ajutorul unui aerofinisher. O astfel de grupare este suficientă pentru a finaliza singurul crucișător disponibil pentru transportul de avioane, dar construcția de noi portavioane va necesita comandarea unui anumit număr de aeronave suplimentare.

Yak-141 în zbor

În prezent, departamentul militar rus studiază perspectivele de dezvoltare a luptătorilor bazați pe transportatori și formează deja câteva propuneri preliminare. Deci, anul trecut a fost propusă o opțiune interesantă pentru dezvoltarea în continuare a aviației navale. În cadrul Salonului Internațional Aerospațial MAKS-2017, ministrul adjunct al apărării rus, Iuri Borisov, a abordat subiectul viitorului îndepărtat al flotei aviației. După cum sa dovedit, Ministerul Apărării are planuri foarte interesante.

Potrivit lui Yuri Borisov, aeronavele existente Su-33 și MiG-29K vor deveni treptat învechite, drept urmare noi aeronave vor trebui dezvoltate în aproximativ 10 ani. Totodată, departamentul militar are deja planuri în acest sens. Acestea prevăd dezvoltarea și producția de noi aeronave cu decolare și aterizare scurte sau verticale. Se presupune că noul avion cu decolare verticală va deveni un fel de continuare a liniei de echipamente similare, care a fost dezvoltată în trecut la A.S. Yakovleva.

Ministrul adjunct al Apărării a subliniat că aeronavele promițătoare vor servi deja pe noul portavion, a cărui construcție ar putea începe la mijlocul anilor douăzeci. Alte detalii ale ipoteticului proiect din viitor nu au fost încă anunțate. Aparent, dezvoltarea unei noi aeronave nu a început încă, iar specialiștii din departamentul militar și din industria aviației nu știu încă ei înșiși ce ar putea fi un nou avion rusesc bazat pe transportator.

Succesele trecutului

Declarațiile de anul trecut ale unui purtător de cuvânt al Ministerului Apărării nu au dezvăluit niciun detaliu, dar oferă un indiciu interesant asupra unei posibile evoluții ulterioare a evenimentelor. Potrivit lui Yuri Borisov, noul avion de luptă bazat pe transportator va fi o continuare a familiei de mașini a biroului de proiectare Yakovlev. Dacă o astfel de propunere este aleasă pentru implementare, atunci aeronava din viitor se poate dovedi a fi similară cu unele dezvoltări binecunoscute. Acest lucru vă permite să faceți predicții și să încercați să preziceți cum va fi noua tehnică.

Amintiți-vă că Biroul de proiectare Yakovlev a început să studieze subiectul decolării verticale la sfârșitul anilor cincizeci. Până la jumătatea deceniului următor, a fost creat un proiect experimental Yak-36. Prototipurile de acest tip au arătat principalele caracteristici ale unei noi clase de echipamente și au făcut posibilă începerea dezvoltării vehiculelor de luptă cu drepturi depline. Pe baza evoluțiilor de pe Yak-36, a fost creată aeronava de atac pe punte Yak-38. Avea arme încorporate și putea transporta, de asemenea, rachete și bombe. La sfârșitul anilor șaptezeci, Yak-38 a fost pus în funcțiune și a devenit parte a grupurilor de aviație ale unui număr de nave ale Marinei URSS. De asemenea, au fost dezvoltate mai multe proiecte de modernizare a unui astfel de utilaj.

Fără a aștepta finalizarea testelor Yak-38, biroul de proiectare a început să dezvolte o nouă aeronavă cu caracteristici similare de decolare și aterizare, dar cu capacități de luptă îmbunătățite. Noul Yak-41 (mai târziu proiectul a fost redenumit Yak-141) trebuia să devină un avion de luptă multifuncțional capabil să câștige superioritate aeriană, precum și să lovească ținte terestre sau de suprafață. În cadrul proiectului, designerii mai multor organizații au trebuit să rezolve un număr mare de probleme destul de complexe, ceea ce a dus la o anumită întârziere a lucrărilor. Pregatire pentru test tehnologie experimentatăînceput la doar un deceniu după începerea proiectării.

Primul zbor al unuia dintre experimentatul Yak-41 a avut loc în martie 1987. În următorii câțiva ani, prototipurile au realizat anumite programe de zbor, ceea ce a făcut posibilă testarea funcționării tuturor sistemelor de la bord. La sfârșitul anului 1989 a avut loc primul zbor hover, iar în iunie 1990, prima decolare și aterizare verticală. După noi zboruri de pe aerodromul terestră, au început verificările pe punte. La sfârșitul lunii septembrie 1991, a avut loc prima aterizare a Yak-141 pe un portavion. Câteva zile mai târziu, au decolat și ei.

La începutul lunii octombrie, în timpul următorului test de aterizare verticală, unul dintre prototipuri a depășit viteza verticală, ceea ce a dus la distrugerea structurii și la un incendiu. Acest incident a fost fatal pentru proiect. Nu a existat nicio posibilitate de a construi un nou prototip care să-l înlocuiască pe cel pierdut, iar în curând s-a decis închiderea proiectului. Oficial, lucrările s-au oprit în 1992. Cele Yak-141 rămase au fost încă prezentate la diferite expoziții, dar aceste mașini nu mai aveau viitor.

Una dintre variantele aspectului Yak-201

Problemele economice și punctele de vedere specifice asupra problemelor politico-militare au dus la faptul că, la începutul anilor nouăzeci, Rusia a abandonat crearea de noi aeronave verticale / scurte de decolare și aterizare. Cu toate acestea, Biroul de Proiectare Yakovlev nu a încetat să lucreze la idei promițătoare și a continuat să lucreze din proprie inițiativă. La mijlocul anilor '90, a fost propus un nou proiect al avionului de luptă multifuncțional Yak-201.

Conform datelor cunoscute, proiectul Yak-201 prevedea construirea unui planor realizat folosind tehnologia stealth, care a făcut posibilă reducerea dramatică a semnăturii aeronavei în zbor. S-a planificat echiparea mașinii cu un motor proiectat pentru decolare/aterizare verticală și zbor la nivel. S-a propus decolarea prin schimbarea împingerii cu ajutorul unei duze rotative. Deoarece motorul era amplasat în partea din spate a mașinii, acesta trebuia completat de un sistem auxiliar de ridicare. Printre altele, era în curs de elaborare opțiunea de a monta un rotor suplimentar în nasul fuzelajului, antrenat de un arbore alungit al motorului.

Un motor specific pentru Yak-201 nu a fost niciodată ales, motiv pentru care majoritatea datelor tehnice de zbor nu au fost calculate cu exactitate. Avionul trebuia să primească un tun automat și compartimente de marfă interne pentru rachete sau bombe. S-a propus să fie transportat în patru puncte de suspendare. Poate că luptătorul ar putea primi și stâlpi externi.

Din motive evidente, proiectul Yak-201 nu a părăsit niciodată etapa de studiu preliminar. Potențialul client nu s-a arătat interesat de o astfel de tehnică și, în plus, nu a avut capacitatea financiară de a comanda dezvoltarea și construirea acesteia. Drept urmare, o altă propunere promițătoare a ajuns la arhivă.

Potrivit declarațiilor lui Iuri Borisov, flota existentă de aeronave bazate pe transportatori va deveni învechită în viitorul îndepărtat, iar acestea vor trebui înlocuite. În prezent, se are în vedere posibilitatea creării de aeronave cu decolare și aterizare verticală/scurtă, ceea ce poate oferi anumite avantaje. Totodată, nu s-a precizat încă care vor fi și ce oportunități vor primi. Se indică însă că departamentul militar intenționează să continue dezvoltarea vechilor idei ale OKB A.S. Yakovleva. Astfel, puteți încerca să vă imaginați cum va arăta un luptător promițător bazat pe transportator.

O privire în viitor

Dintre toate proiectele de aeronave cu decolare verticală sub marca Yak, cel mai interesant poate fi ultimul, propus la mijlocul anilor 90 și care nu ajunge la lucrări de proiectare cu drepturi depline. Elaborând aspectul mașinii viitorului, Biroul de proiectare Yakovlev a propus un foarte interesant aeronave, care încă arată destul de modern. Unele sau alte componente ale acestui proiect pot necesita o revizuire semnificativă în conformitate cu tendințele actuale, dar o serie de caracteristici comune pot fi păstrate.

Trebuie remarcat faptul că o serie de caracteristici principale ale proiectului Yak-201 fac să ne amintim de vânătoarea americană Lockheed Martin F-35B Lightning II, care are capacitatea de a scurta decolarea și aterizarea. Proiectele rusești și americane au asigurat o vizibilitate redusă pentru echipamentele de detectare a inamicului, au folosit o combinație între un motor principal cu o duză rotativă și un rotor de ridicare și au oferit, de asemenea, amplasarea internă a tuturor armelor. După cum arată starea actuală a aeronavelor americane, o astfel de variantă a aspectului tehnic al echipamentului se justifică și este potrivită pentru rezolvarea sarcinilor atribuite. În același timp, trebuie remarcat faptul că obținerea rezultatelor dorite în cadrul proiect american a fost asociat cu multe dificultăți tehnice, lucrări întârziate și costuri crescute ale programului.

Deoarece Yak-201 a fost dezvoltat în anii nouăzeci, iar proiectarea unui nou avion similar nu începe mai devreme de începutul anilor douăzeci, împrumutul direct al anumitor soluții de proiectare este practic exclusă. Una dintre principalele diferențe ale noului proiect ar trebui să fie utilizarea cea mai largă a materialelor și tehnologiilor moderne create după abandonarea proiectării preliminare a Yak-201. Aceeași abordare ar trebui aplicată atunci când se creează un complex de echipamente radio-electronice la bord.

Muzeul Yak-141

Evident, carcasa unei aeronave promițătoare ar trebui construită ținând cont de scăderea vizibilității. Este foarte posibil ca configurația sa optimă să fie similară cu corpul avionului de luptă Su-57 de generația a cincea. Cu toate acestea, în orice caz, cele mai grave diferențe vor fi prezente. Conform datelor cunoscute, chiar și în cadrul proiectului Yak-201, au fost elaborate mai multe versiuni ale aspectului aerodinamic al unei mașini discrete. În special, a fost studiată plasarea din față și din spate a cozii orizontale.

Dintre toate opțiunile cunoscute pentru centralele electrice care asigură decolare verticală sau scurtă, Yak-201 propus în proiect și implementat pe aeronava F-35B arată cel mai avantajos. Un motor principal de propulsie care prezintă performanțe suficiente trebuie să aibă o duză rotativă. În acest caz, arborele său ar trebui să fie conectat cu rotorul frontal, care este responsabil pentru crearea de forță sub nasul corpului aeronavei. De asemenea, mașina are nevoie de controale cu jet de gaz de-a lungul a trei axe în modul vertical și în timpul trecerii la zborul orizontal.

Progresul actual în domeniul sistemelor radio electronice ne permite să privim viitorul cu optimism. La bordul unei aeronave promițătoare poate apărea un radar cu o rețea de antene în faze, inclusiv una activă, echipamente de detectare a locației optice și un sistem modern de vizualizare și navigație. În conformitate cu cerințele actuale, avionica trebuie să aibă compatibilitate deplină cu comunicații militare și facilități de comandă și control existente și avansate.

Compoziția armelor va fi stabilită în funcție de dorințele militarilor și de misiunile de luptă anticipate. Avioanele interne cu decolare și aterizare verticale erau echipate cu un tun automat încorporat de 30 mm și puteau transporta o varietate de arme de aviație. Astfel, proiectul Yak-141 prevedea utilizarea diferitelor rachete aer-aer, inclusiv produse cu rază medie de acțiune. A fost propusă o gamă largă de rachete și bombe ghidate și nedirijate pentru a angaja ținte de la sol sau de suprafață. Aceleași posibilități pot merge și la o aeronavă promițătoare. În același timp, cea mai importantă caracteristică a sa va fi prezența compartimentelor interne de marfă pentru arme, care vor reduce vizibilitatea în zbor.

După cum rezultă din datele cunoscute, în timp ce Ministerul rus al Apărării are în vedere doar posibilitatea reluării dezvoltării și construcției aeronavelor cu decolare verticală. Asemenea propuneri se vor putea transforma în proiecte reale doar în câțiva ani, și apoi anumit timp va fi necesar pentru toți munca necesara... Drept urmare, avioanele gata făcute pe bază de transportator vor apărea nu mai devreme de a doua jumătate a anilor douăzeci. Până în acest moment, este planificată începerea construcției unui nou portavion, care va servi ca aeronave noi.

Dezvoltarea unei noi aeronave pentru aviația marinei ruse, aparent, nu a început încă, iar această circumstanță este un motiv excelent pentru a face prognoze și a face declarații. versiuni diferite... Între timp, experții din industria militară și din industria aviației pot evalua perspectivele pentru propunerea existentă și pot decide ce să facă în continuare. Dacă flota chiar are nevoie de o aeronavă cu caracteristici neobișnuite de decolare și aterizare, atunci dezvoltarea sa va începe în viitorul apropiat.

Pe baza materialelor de pe site-uri:
http://rg.ru/
https://ria.ru/
http://tass.ru/
http://airwar.ru/
http://yak.ru/
http://avia.pro/