Самолеты с вертикальным взлетом

Перспективы СВВП

В наше время самолеты с вертикальным взлетом не так актуальны, как раньше. Это стало возможно благодаря более развитым системам ПВО, которые могут защитить взлетно-посадочные полосы от разрушения противником. Кроме того, сейчас на первый план вышли многофункциональность и малая радиолокационная заметность самолетов.

СВВП не могут обеспечить такие потребности, да еще и имеют большой расход топлива, бОльший вес и малую эффективность распределения вооружений. Такие самолеты, конечно, не помешают и многие компании не хотят полностью отказываться от планов на их счет. Время таких самолетов еще не пришло, или почти прошло. Скоро узнаем, что из этого надо ”подчеркнуть”.

Рождение идеи самолета вертикального взлета и посадки

По воспоминаниям Александра Яковлева, во время поездки во Францию в 1963 году, в Ле-Бурже, его поразил опытный британский СВВП Harrier. По возвращении он подробно рассказал об этом секретарю ЦК КПСС Дмитрию Устинову, который курировал тогда оборонную промышленность. “Вскоре Дмитрий Федорович собрал широкое совещание с участием конструкторов, ученых и работников ВВС для обсуждения организации и у нас работ по созданию самолета вертикального взлета и посадки, – вспоминал авиаконструктор. – Однако отношение подавляющего большинства участников к этому было негативное”.

К этому времени в ОКБ Яковлева уже велась работа над СВВП в инициативном порядке, а разработка легкого и компактного турбореактивного двигателя Р-19-300 дала ей новый импульс. В перспективной программе работ, подготовленной Государственным комитетом по авиационной технике в 1963 году, появилась строка о планах по производству машины, названной Як-36, и постройке ее в Иркутске начиная с 1967 года.

Самолет в том году показали высшему политическому и военному руководству страны, включая Леонида Брежнева (до смещения Никиты Хрущева и прихода к власти курировал вопросы военно-промышленного комплекса), им заинтересовались представители Военно-морского флота (ВМФ). Массовый же зритель увидел реактивную новинку в июле на авиационном параде в Домодедово. Под крылом самолета любители авиатехники могли наблюдать подвешенные блоки ракет, но они были лишь макетами – демонстрировался опытный самолет с небольшой грузоподъемностью.

Первый летный образец штурмовика вертикального взлета и посадки Як-36, 1967 год

Источник изображения: Валентин Черединцев/ТАСС

27 декабря 1967 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР о создании легкого штурмовика вертикального взлета и посадки Як-36М. Этим же постановлением предусматривалась разработка истребителя (впоследствии Як-141). Через два года, в январе 1969-го, главком ВВС Константин Вершинин утвердил тактико-технические требования к штурмовику, на который установили два подъемно-маршевых двигателя Р-27В-300 и один подъемный двигатель РД-36-35; поворотные сопла обеспечивали управление вектором тяги. Самолет предназначался “для авиационной поддержки боевых действий сухопутных войск в тактической и ближайшей оперативной глубине расположения противника (до 150 км от линии фронта), а также при базировании самолета на кораблях…”

Несмотря на ряд благоприятных для самолета решений, руководство ВВС весьма скептически оценивало перспективы Як-36М на боевой службе штурмовых полков. На мой взгляд, это несколько странно, ведь многие сверхзвуковые машины нуждались в длинных бетонированных аэродромах, а взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки – наиболее уязвимые части боевой авиации. Появление СВВП могло решить эту проблему.

Тем временем еще в 1956 году главнокомандующим ВМФ стал адмирал флота Советского Союза Сергей Горшков, который предложил руководству страны новые положения морской стратегии, ориентированные на перспективы развития мощного океанского флота, включая атомные ракетоносцы и авианесущие корабли. Одной из главных задач стали поиск подводных лодок-ракетоносцев вероятного противника и слежка за ними, что позволяло при необходимости мгновенно их уничтожить. Для этой цели первоначально хотели применять вертолеты корабельного базирования, но затем командование пришло к выводу о необходимости иметь на борту и авиационную группу. Главком лично побывал в ОКБ Яковлева (его туда направил Дмитрий Устинов), и военные моряки вновь с большим интересом отнеслись уже к Як-36М.

Фольклендские ветераны

К началу 70-х годов выявились мировые лидеры в новой сфере. Ими стали всего две страны – Великобритания и Советский Союз, которые сумели наладить серийное производство самолетов вертикального (короткого) взлета и посадки (СВКВП). Головным конструкторским бюро по развитию этого класса авиации в Советском Союзе стало ОКБ А. С. Яковлева.

Отечественный первенец Як-38 был несовершенен и рассматривался как переходная модель. Ему на смену шел качественно новый самолет – Як-141. Этот первый в мире сверхзвуковой СВКВП по своим тактико-техническим данным значительно превзошел британского конкурента – «Харриер» самых последних модификаций, приблизившись к уровню развития американской палубной авиации. Он мог на равных бороться с новейшим на тот момент истребителем-бомбардировщиком F/A-18А. При максимальной скорости 1800 километров в час боевой радиус Як-141 при вертикальном взлете и полете к цели на дозвуковой скорости мог достигать 400 километров, а при взлете с коротким разбегом – до 700 километров. Самолет оснащался многорежимной РЛС «Жук», используемой на истребителях МиГ-29.

Самолет вертикального (короткого) взлета и посадки Як-38

Помимо встроенной 30-мм пушки Як-141 располагал современным подвесным вооружением, в том числе ракетами воздушного боя средней и малой дальности (Р-27 различных модификаций, Р-73), класса «воздух-земля» (Х-29, Х-25), противокорабельными (Х-35) и противорадиолокационными (Х-31), мог нести корректируемые авиабомбы. Однако распад Советского Союза и последующие экономические реформы пресекли развитие отечественных СВКВП. С 1992 года финансирование этого направления в ОКБ им. А. С. Яковлева было прекращено.

Великобритания, создав «Харриер», пошла по пути поэтапной его модернизации. Первоначальный вариант был почти равноценен советскому Як-38: при сопоставимом радиусе боевого применения он также не имел бортовой РЛС, нес только неуправляемое оружие. Однако в дальнейшем подвергся глубокой модернизации. И уже к началу войны за Фолклендские острова принятый на вооружение британского флота «Си Харриер» FRS.1 стал полноценной боевой машиной и как истребитель, и как штурмовик. 28 машин этого типа, действуя с авианосцев «Инвинсибл» и «Гермес», в воздушных боях сбили 22 аргентинских самолета. Работая с палубы и наскоро оборудованных площадок на берегу, «Харриеры» оказывали эффективную поддержку морскому десанту в глубине обороны противника. Это наглядно показало большое значение самолетов подобного класса как важнейшего средства воздушной поддержки при проведении морских десантных операций.

В настоящее время «Харриер» различных модификаций остается единственным серийно выпускающимся СВКВП и состоит на вооружении во многих странах, в частности в Великобритании, Индии, Испании, Италии, Соединенных Штатах. Везде, за исключением США, в качестве палубного.

Установлено, что самолеты этого класса будут использовать в качестве основного режима короткий взлет и вертикальную посадку. Это вполне понятно: когда вес самолета наибольший, лучше взлет с небольшим разбегом. Поэтому сегодня утвердился термин: самолет короткого взлета и вертикальной посадки – СКВВП.

СКВВП не просто продолжают оставаться на вооружении, но и активно развиваются наиболее «продвинутой» в отношении военного авиастроения страной – США, которые разработали F-35B.

Самолет с вертикальным взлётом

Был один самолет, который подобрался к цели ближе остальных — он даже летал. Fairey Rotodyne — попытка конца 1950-х создать вертолетный авиалайнер. У него был гигантский ротор на верхней части фюзеляжа и пара коротких крыльев, каждое из которых было оснащено реактивным двигателем, приводящим в действие пропеллеры и помогающим создать подъемную силу для главного ротора. Rotodyne должен был вмещать аж 40 пассажиров.

Этот транспорт был разработан спустя несколько лет после того, как реактивные самолеты поступили на вооружение. Проблемой становилось уже само пространство, необходимое для аэропортов. Но как говорит Майк О’Донохью из Королевского авиационного общества, у этого агрегата возникли серьезные технические проблемы, преодолеть которые его создатели сочли невозможным.

Дизайнеры Rotodyne, говорит О’Донохью, нашли необычное решение для удержания самолета в воздухе. «Rotodyne был «гиродайном» — для взлета, посадки и при низких скоростях, вертикальный подъем осуществлялся за счет роторных лопастей, которые приводились в движение установленными на носу соплами реактивного двигателя. Они поддерживались горячим воздухом из главного двигателя, который пропускался через лопасти винта. Когда аппарат набирал скорость, эта реактивная тяга в лопастях винта уменьшалась. Rotodyne летел через воздух за счет обращенных вперед двигателей».

Создатели аппарата хотели, чтобы вы могли взойти на борт винтокрыла в центре Лондона и высадиться на вертолетной площадке на окраине Парижа

Rotodyne не получила никаких заказов на винтокрыл, и проект закрыли. Но идея летательного аппарата, который будет частично вертолетом, а частично самолетом, никуда не делась.

Поскольку технологии улучшались, двигатели становились тише и эффективнее. Основной упор делали на технологии конвертоплана — когда роторы воздушного судна или крылья, на которых они размещались, направлялись вперед или наверх, в зависимости от задачи. Будучи направленными вверх, они позволяли самолету взлетать или садиться вертикально; наклоненными вниз, они помогали самолету быстрее лететь по воздуху. Но физическое ограничение скорости передвижения вертолета было еще одной большой причиной, почему его не используют как ближнемагистральный авиалайнер.

Самым известным примером такого рода технологий можно назвать Boeing V-22, военный самолет, в настоящее время стоящий на вооружении морской пехоты США и военно-морского флота; иногда его использует президент США.

Доминик Перри, редактор новостей журнала Flight International, говорит, что производитель AugustaWestland (теперь уже Leonardo) раскрыл планы по созданию нового гражданского конвертоплана в проекте под названием Next Generation Civil Tilt Rotor (NGCTR).

Karem Aerotrain

Другой проект, говорит Перри, это Karem Aerotrain. Фюзеляж Aerotrain похож на фюзеляж обычного турбовинтового авиалайнера, который летает короткими маршрутами, но его пропеллеры также будут направляться наверх или вперед, как у NGCTR.

Это смелый проект, возможно, даже слишком большой, чтобы стать реальностью, но Перри отмечает, что Karem имеет хороший опыт в создании самолетов, который расходятся с общепринятой практикой — дизайнер Абрахам Карем отвечает за реактивные беспилотники Predator, которые широко используются американскими военными.

Aerotrain впервые показали в 2001 году и с тех пор он не летал; Перри говорит, что как только технология станет достаточно развитой, чтобы самолет мог летать так же эффективно, как обычный авиалайнер, он может стать вполне годной альтернативой.

Как создавался МиГ-29?

История создания истребителя началась в далеких 60-х годах прошлого столетия, а в настоящее время МиГ-29 занимает одну из лидирующих позиций в рейтинге самых востребованных и современных мировых самолетов.

Перед инженерами-конструкторами, которым нужно было создать модель истребителя, была поставлена четкая цель – внедрить в производство такую модель, которая превосходила бы все аналоги по маневренности в небе во время ведения ближнего боя, а кроме основной цели, самолет должен был выполнять следующее:

прикрывать тыл от нападения вражеской воздушной атаки;
вести разведку с неба как днем, так и ночью;
осуществлять полеты в любых, даже самых сложных метеоусловиях.

Данную модель можно безоговорочно считать самой удачной разработкой, которая удалась инженерам-конструкторам Советского Союза. А уникальность истребителя заключается в следующем:

самолет обладает уникальными характеристиками, которые не присущи ни одному другому военному судну;
истребитель без проблем летает, выбирая самый большой угол атаки;
специальный ограничитель управления в виде рычага помогает пилоту быстро изменять высоту, поражать вражескую ракету, уходить вверх или в сторону.

Преимущества и недостатки СВВП

История развития самолётов ВВП показывает, что до настоящего времени они создавались почти исключительно для военной авиации. Преимущества СВВП для военного применения очевидны. Самолёт ВВП может базироваться на площадках, размеры которых ненамного превышают его габариты. Кроме способности вертикального взлёта и посадки, самолёты ВВП обладают дополнительными преимуществами, а именно возможностью зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении в зависимости от используемых двигательной установки и системы управления. По отношению к другим вертикально взлетающим летательным аппаратам- например вертолётам — СВВП обладают несравненно большими, вплоть до сверхзвуковых (Як-141) — скоростями и в целом преимуществами, свойственными летательным аппаратам с неподвижным крылом. Всё это привело к увлечению идеей вертикально взлетающего самолёта, своего рода «буму СВВП» в инженерно-конструкторской и в целом авиационной областях в 1960—1970-е годы.

Посадка СВВП AV-8B Harrier II. Видны газовые струи вертикальной тяги

Прогнозировалось широкое распространение этого типа машин, предлагалось множество проектов военных и гражданских, боевых, транспортных и пассажирских СВВП различных конструкций (типичный для 70-х годов пример проекта пассажирского лайнера СВВП — Hawker Siddeley HS-141).

Однако, недостатки СВВП также оказались значительными. Пилотирование этого типа машин весьма сложно для лётчика и требует от него высочайшей квалификации в технике пилотирования. Особенно это сказывается в полёте на режимах висения и переходных — в моменты перехода из висения в горизонтальный полёт и обратно. Фактически, пилот реактивного СВВП должен перенести подъёмную силу, и, соответственно, вес машины — с крыла на вертикальные газовые струи тяги или наоборот.

Такая особенность техники пилотирования ставит сложные задачи перед пилотом СВВП. Кроме того, в режиме висения и переходных режимах СВВП в целом неустойчивы, подвержены боковому скольжению, большую опасность в эти моменты представляет возможный отказ подъёмных двигателей. Такой отказ нередко служил причиной аварий серийных и экспериментальных СВВП. Также к недостаткам можно отнести значительно меньшую в сравнении с самолётами обычной схемы грузоподъёмность и дальность полёта СВВП, большой расход топлива на вертикальных режимах полёта, общую сложность и дороговизну конструкции СВВП, разрушение покрытий взлётно-посадочных площадок горячим газовым выхлопом двигателей.

Указанные факторы, а также резкое повышение на мировом рынке цен на нефть (и, соответственно, авиационное топливо) в 70-годах 20-го века привели к практическому прекращению разработок в области пассажирских и транспортных реактивных СВВП.

Из множества предложенных проектов реактивных транспортных СВВП практически был завершён и испытан лишь один[источник не указан 2493 дня

] самолёт Dornier Do 31, однако и эта машина серийно не строилась. Исходя из всего вышеизложенного, перспективы широких разработок и массового применения реактивных СВВП очень сомнительны. В то же время, существует современная конструкторская тенденция к отходу от традиционной реактивной схемы в пользу СВВП с винтомоторной группой (чаще — конвертопланов): в частности, к таким машинам относится производящийся серийно в настоящее время Bell V-22 Osprey и разрабатываемый на его основе Bell/Agusta BA609 .

Для новых авианосцев

Мировой опыт эксплуатации самолётов вертикального взлёта позволяет сделать вывод о том, что они являются необходимым звеном в палубной авиации. Однако основная роль сохранилась за самолётами с укороченным или обычным взлётом ввиду меньшей прихотливости и превосходства в боевом радиусе. На сегодняшний день конструкторы не нашли эффективной замены аэрофинишёру и катапульте.

Также по теме

Прикованы к земле: почему США испытывают трудности с палубной авиацией

Около двух третей американских палубных самолётов McDonnell Douglas F/A-18 Hornet не могут подняться в воздух. Такие данные приводит…

Например, ВМС США уже несколько лет пытаются определить боевое предназначение истребителя пятого поколения корабельного базирования F-35B. Примечательно, что этот самолёт корпорации Lockheed Martin был создан на основе купленных у ОКБ Яковлева «ограниченных проектных данных» и внешне напоминает скорее Як-38, чем Як-141.

Учитывая планы Минобороны РФ по увеличению авианосного флота, России понадобятся как самолёты с укороченным и обычным взлётом, так и СВВП. Текущие заявления представителей военного ведомства свидетельствуют, что новые авианосцы могут стать базой для самолёта ОКБ Яковлева и корабельной версии истребителя поколения 4++ МиГ-35.

Однако практически ничего не известно о ситуации с разработкой палубного варианта истребителя пятого поколения Т-50. На представленном в 2015 году макете авианосца проекта 23000 «Шторм» отчётливо видны уменьшенные копии Т-50, Су-33 и МиГ-29К.

Конструкция

Як-141 является свободнонесущим высокопланом, изготовленным по нормальной аэродинамической схеме. 26% его массы составляют композитные материалы, все остальное относится к доле алюминиево-литиевых сплавов, устойчивых к коррозии и маловесящих. Часть элементов конструкции изготовлены из титановых сплавов, стойких к высоким температурам и закаленной стали.
Фюзеляж относится к типу полумонокок, произведен по правилу площадей и обладает прямоугольным сечением. Внизу его находятся четыре щитка для большей эффективности вертикального взлета. В хвосте, над соплом подъемно-маршевого двигателя находится отсек с парашютом, предусмотренный для остановки истребителя во время горизонтальной посадки, в случае если не сработало поворотное сопло.
Форма крыла является прямой стреловидной, трапециевидной. Также оно имеет наплывы в корневой части и малым удлинением. Его профиль и параметры дают возможность вести маневренный воздушный бой и длительно лететь в крейсерском режиме. В складывающейся части находятся элероны, сопряженные со струйными рулями, в корневой – закрылки, а в обеих частях — поворотные носки.
Хвостовое оперение прикрепляется к двум консольным балкам, чтобы между ними поместилось сопло подъемно-маршевого двигателя и является двухкилевым. В него входят цельноповоротные стабилизаторы и рули направления. Длина стабилизаторов в размахе составляет 590 см.
Воздухозаборники имеют прямоугольную форму и регулируются. Чтобы регулировать их проходное сечение, используется система управления с горизонтальным отклоняемым клином. Сбоку каждого воздухозаборника находятся четыре клапана, для того, чтобы подъемно-маршевый двигатель дополнительно подпитывался воздухом во время наземной деятельности. На левом воздухозаборнике располагается посадочно-рулежная фара.
Шасси оборудовано стойками рычажного типа. Для него не страшен удар об грунт с высоты пяти метров.

4.1 Бортовое оборудование и системы

Радиоэлектронное и прицельное оборудование: аппаратура государственного опознавания, бортовая радиолокационная станция, бортовая цифровая вычислительная машина, индикатор на лобовом стекле, лазерно-телевизионная система наведения, многофункциональный индикатор, нашлемная система целеуказания, система отображения информации, система радиоэлектронного противодействия, система управления вооружением и система управления оружием.
Пилотажно-навигационный комплекс: автоматический радиокомпас, барометрический высотомер, инерциальная навигационная система, командно-пилотажный прибор, комбинированный прибор, навигационно-плановый прибор, навигационный вычислитель, радиовысотомер малых высот, радиосистема ближней навигации и посадки, система аэродинамических данных и разовых команд, система воздушных сигналов, система дистанционного управления самолётом, система ограничительных сигналов, система траекторного управления, спутниковая навигационная система, указатель радиовысоты, указатель скорости и числа М и указатель угла атаки и перегрузки.
Комплекс связи и наведения: аппаратура засекречивания, аппаратура речевого оповещения и две радиостанции МВ-ДМВ.
Система электроснабжения: два аккумулятора, два выпрямительных устройства, два генератора переменного трёхфазного тока на 200/115В 400 Гц и два статических преобразователя на 200/115В 400 Гц.
Оборудование контроля, регистрации и сигнализации: бортовая автоматизированная система встроенного контроля и предупреждения экипажа, система аварийной сигнализации и устройство регистрации.

4.2 Кабина

Кабина оснащена двухсекционным фонарем, выполненным из оргстекла, с плоским лобовиком из бронированного стекла. Открытие его сбрасываемой части осуществляется вправо-вбок. Лётчик сидит в катапультируемом кресле К-36ЛВ. Во время переходного и вертикального режима полета действует система автоматического катапультирования второго поколения СК-ЭМ. Ее включение происходит, когда сопло подъемно-маршевого двигателя отклоняется от горизонта на угол свыше 30°, а срабатывание – когда истребитель достигает определенного сочетания кабрирования и пикирования, угловых скоростей крена и углов. В случае закрытия верхней створки ПД, летчик катапультируется после отстрела фонаря, если же она открыта, катапультирование происходит через фонарное стекло.

В приборный комплекс первого лётного образца входил ряд аналоговых индикаторов, часть которых позднее были заменены на индикаторы прямой видимости и индикатор на лобовом стекле. На опытных образцах индикаторы не имелись, но они были в одном из полноразмерных макетов кабины.

Преимущества и недостатки СВВП

История развития самолётов ВВП показывает, что до настоящего времени они создавались почти исключительно для военной авиации. Преимущества СВВП для военного применения очевидны. Самолёт ВВП может базироваться на площадках, размеры которых ненамного превышают его габариты. Кроме способности вертикального взлёта и посадки, самолёты ВВП обладают дополнительными преимуществами, а именно возможностью зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении в зависимости от используемых двигательной установки и системы управления. По отношению к другим вертикально взлетающим летательным аппаратам- например вертолётам — СВВП обладают несравненно большими, вплоть до сверхзвуковых (Як-141) — скоростями и в целом преимуществами, свойственными летательным аппаратам с неподвижным крылом. Всё это привело к увлечению идеей вертикально взлетающего самолёта, своего рода «буму СВВП» в инженерно-конструкторской и в целом авиационной областях в 1960—1970-е годы.

Посадка СВВП AV-8B Harrier II. Видны газовые струи вертикальной тяги

Прогнозировалось широкое распространение этого типа машин, предлагалось множество проектов военных и гражданских, боевых, транспортных и пассажирских СВВП различных конструкций (типичный для 70-х годов пример проекта пассажирского лайнера СВВП — Hawker Siddeley HS-141).

Однако, недостатки СВВП также оказались значительными. Пилотирование этого типа машин весьма сложно для лётчика и требует от него высочайшей квалификации в технике пилотирования. Особенно это сказывается в полёте на режимах висения и переходных — в моменты перехода из висения в горизонтальный полёт и обратно. Фактически, пилот реактивного СВВП должен перенести подъёмную силу, и, соответственно, вес машины — с крыла на вертикальные газовые струи тяги или наоборот.

Такая особенность техники пилотирования ставит сложные задачи перед пилотом СВВП. Кроме того, в режиме висения и переходных режимах СВВП в целом неустойчивы, подвержены боковому скольжению, большую опасность в эти моменты представляет возможный отказ подъёмных двигателей. Такой отказ нередко служил причиной аварий серийных и экспериментальных СВВП. Также к недостаткам можно отнести значительно меньшую в сравнении с самолётами обычной схемы грузоподъёмность и дальность полёта СВВП, большой расход топлива на вертикальных режимах полёта, общую сложность и дороговизну конструкции СВВП, разрушение покрытий взлётно-посадочных площадок горячим газовым выхлопом двигателей.

Указанные факторы, а также резкое повышение на мировом рынке цен на нефть (и, соответственно, авиационное топливо) в 70-годах 20-го века привели к практическому прекращению разработок в области пассажирских и транспортных реактивных СВВП.

Из множества предложенных проектов реактивных транспортных СВВП практически был завершён и испытан лишь один[источник не указан 2656 дней

] самолёт Dornier Do 31, однако и эта машина серийно не строилась. Исходя из всего вышеизложенного, перспективы широких разработок и массового применения реактивных СВВП очень сомнительны. В то же время, существует современная конструкторская тенденция к отходу от традиционной реактивной схемы в пользу СВВП с винтомоторной группой (чаще — конвертопланов): в частности, к таким машинам относится производящийся серийно в настоящее время Bell V-22 Osprey и разрабатываемый на его основе .