Перехватчик с вертикальным взлетом як-141

СВВП с вертикальным положением

Экспериментальный тэйлситтер Convair XYF-1 Pogo

Самолёт вертикального взлёта и посадки с вертикальным положением корпуса — тэйлситтер (англ. tailsitter) (от tail — «хвост» и sitter — «сидящий») — вариант компоновки СВВП. Такой самолёт осуществляет взлёт и посадку на свой хвост подобно взлёту и посадке вертолёта, а затем переходит в горизонтальный «самолётный» полёт. Несмотря на невозможность посадки «по самолётному», конвертопланом не является, так как при переходе в горизонтальный режим полёта не происходит поворота винтов относительно крыла и фюзеляжа летательного аппарата. Сложность схемы состоит в организации управления на режимах вертикального и горизонтального полётов, а также переходных — лётчику сложно сориентироваться, потому как одни и те же органы управления выполняют разные функции на разных режимах, кроме того, затруднён обзор при вертикальных режимах. Тем не менее, отсутствие больших поворотных частей, а также единая силовая установка для режимов вертикального и горизонтального полёта позволяли упростить конструкцию аппарата, и эта схема долгое время была популярна у конструкторов. Данную схему использовали как реактивные, так и винтовые СВВП. Немногие построенные по этой схеме СВВП так и остались экспериментальными прототипами.

Характеристики летательных аппаратов этого типа

Теперь обсудим особенности конструкции таких бортов. Определение названия подобной техники означает способность самолета к набору высоты и снижению за счет вертикальной тяги двигателя. Причем в этой ситуации аппарат не развивает горизонтальную скорость. К тому же во время перелета подъемная сила возникает благодаря неподвижным крыльям авиалайнера. Для подобных модификаций характерен полет на малой крейсерской скорости – лучшие образцы показывают здесь ускорение до 700 км/ч.

Первый российский самолет этого класса — Як-36

Основным конструктивным отличием, которое определяет схему авиалайнера, здесь становится положение фюзеляжа. Современные суда этого типа выпускают с вертикальным или горизонтальным расположением корпуса. В первом случае силовая установка оснащается винтами или реактивными моторами, причем в обеих модификациям встречаются вариации.

Lockheed XFV — судно с вертикальным положением фюзеляжа и винтовыми двигателями

Как видите, в этом направлении инженеры использовали множество вариаций. Предлагаем читателям подробнее изучить модели бортов производства СССР и России – ведь среди подобных моделей встречаются отличные концепции. В качестве примера приведем МиГ-29 (видео), вертикальный взлет которого вывел аппарат в лидеры истребителей своего поколения как отличное изобретение для решения многофункциональных военных задач.

Самолеты серии Як

Гонка вооружений ХХ века побуждала власти СССР к разработке летательного аппарата, которому нет аналогов. По этим причинам пионер Як-36 модернизировали до лайнера Як-38 в 1974 году. Целью конструкторов стало создание легкого борта, который способен подняться в воздух с места. На тот момент выпустили 4 единицы таких бортов, но преимущество западных инженеров побуждало российских авиаторов искать новые решения.

Як-41 считался лучшим СВВП в мире, но по определенным причинам модель сняли с вооружения ВВС РФ

Испытания модели в условиях реальных боевых действий на Фолклендских островах привело к появлению в 1978 году проекта модернизированной модификации Як-141. Здесь конструкторы добились поставленной цели и создали многофункциональный летательный аппарат, который признали лучшим в мире. Это сверхзвуковой авиалайнер, способный вертикально взлетать и маневрировать.

Однако после легендарного Як-141 отечественные авиационные инженеры составили проекты двух самолетов ВВП: Як-43 и Як-201. Правда, оба изобретения не прошли испытаний и эксплуатации из-за сворачивания программы в этом направлении в начале девяностых годов. А технологии, по которым разрабатывали этот самолет, использовали в проекте лайнера F-35 западные авиаторы.

Watch this video on YouTube

Миг-29

Еще один представитель этого класса – проект конструкторского бюро Микояна. Конструкторы начали работу над моделью в 1969 году, однако первый такой самолет выпустили в 1982, а испытали в 1984 году. Столь длительный промежуток связывают с поэтапным улучшением характеристик летательного аппарата и задержками из-за споров о лучшей конструкции лайнера.

Истребители Миг-29 числятся на балансе ВВС России и многих стран мира

Модель успешно применялась в горячих точках еще со времен конфликта в Афганистане. Отметим, что этот самолет сегодня находится на вооружении России, стран СНГ, Израиля, стран Азии и Африки. Преимуществами этой модификации считаются крейсерская скорость в 850 км/ч, возможность запуска двигателя в полете и поражение цели, которая движется на скорости 230 – 2 500 км/ч.

Watch this video on YouTube

Вертикальный взлёт и посадка

Параллельно в Англии разрабатывался подобный самолет. В 1954 году был построен самолет вертикального взлета «Харриер». Он был оснащен двумя двигателями с тягой по 1840 кг. Вес самолета составлял 3400 кг.  Самолет оказался крайне ненадежным и потерпел аварию. Смотреть вертикальный взлёт и посадка.

Следующей ступенькой в развитии таких аппаратов стал американский самолёт,  построенный в 1964 году. Постройка совпала с разработкой лунной программы.

Не смотря на то, что прорывы в области авиастроения радуют нас далеко не каждый день, новых разработок в области гражданской авиации весьма много. Типичным тому примером является разработка современного пассажирского авиалайнера  с вертикальным взлётом.

Основные особенности самолётов с вертикальным взлётом заключаются в первую очередь в том, что для взлёта и посадки самолёта не требуется большое пространство – оно лишь немногим должно превышать габариты самолёта, а отсюда имеется весьма интересный вывод о том, что с развитием авиалайнеров с системой вертикального взлёта, станут возможными авиаперелёты между различными региона, даже теми, где отсутствуют какие-либо аэродромы. Кроме того, вовсе не обязательно делать такие авиалайнеры вместительными, ведь тех посадочных мест в количестве 40-50 штук вполне достаточно, что и сделает авиаперелёты максимально рентабельными и комфортными.

Вертикальный взлёт видео — смотрите выше

Тем не менее, самолёт с вертикальным взлётом вероятней всего мало прославится своей скоростью, так как даже в военных самолётах она не превышает 1100 километров в час, а учитывая, что пассажирский самолёт с вертикальным взлётом будет перевозить относительно большое число людей, то вероятней всего его крейсерская скорость составит порядка 700 километров в час. Однако, с другой стороны, существенно вырастет надёжность авиаперелётов, так как в случае возникновения какой-либо непредвиденной ситуации самолёт с вертикальным взлётом сможет легко сесть на небольшом ровном участке.

На сегодняшний день существует целый ряд концептов будущих пассажирских авиалайнеров с системой вертикального взлёта. До недавнего времени они казались невероятными, однако современные разработки в области авиастроения говорят об обратном, и вполне возможно, в ближайшие десять лет, первые современные самолёты с вертикальным взлётом начнут перевозить своих пассажиров.

О нынешних перспективах СВВП

Даже учитывая многочисленные преимущества подобных модификаций, здесь найдутся и отрицательные моменты. Сложность в управлении такими машинами требует длительного обучения пилотов. Кроме того, эти летательные аппараты аварийно опасны, ведь со времени появления техники случалось немало крушений из-за отказа подъемных силовых установок.

К недостаткам авиаторы относят быстрый износ фюзеляжа вследствие реактивного выхлопа, малую грузоподъемность и дальность полетов. Широкого применения самолеты не получили и по экономическим причинам – дороговизна изготовления и высокие расходы топлива тут несопоставимы с современными военными моделями.

Косвенной причиной отказа от разработки этой программы стал топливный кризис, который разгорелся в семидесятых годах прошлого столетия. Хотя перечисленные недостатки говорят, что этот лайнер – бесперспективный проект для массового использования.

Модели Су-35 — неплохая замена СВВП российского производства

Хотя в последнее время вновь появляются тенденции к возврату идеи конструирования лайнеров такого рода, но уже винтомоторной группы. Сегодня эксплуатируют подобный серийный конвертоплан Bell V-22 Osprey и разрабатывают новую модель – Bell-Agusta BA609.

Хотя применение получили и аналоговые модели, представленные на видео – Су-35. Вертикальный взлет здесь не учтен, но этот истребитель взлетает с минимальной полосы разгона в 450–650 метров. А узнать, сколько стоит путешествие в стратосферу на Миг-29, читателям удастся здесь.

https://youtube.com/watch?v=KivPXnBscsI

Самолет с вертикальным взлетом и посадкой способен взлететь без разгона по взлетно-посадочной полосе

Такие аппараты конструировали для военных структур и освоения космоса

Начало разработки подобных моделей пришлось на 60-е года ХХ века

Французский «Мираж»III V

Первый российский самолет этого класса — Як-36

Lockheed XFV — судно с вертикальным положением фюзеляжа и винтовыми двигателями

Як-41 считался лучшим СВВП в мире, но по определенным причинам модель сняли с вооружения ВВС РФ

Истребители Миг-29 числятся на балансе ВВС России и многих стран мира

Модели Су-35 — неплохая замена СВВП российского производства

Как осуществлялась посадка самолетов на авианосец в прошлом

С взлетом все достаточно просто, но как обстоят дела с посадкой? На самом деле для посадки легких самолетов также требуется не очень много места, однако данная процедура довольно опасна, поскольку в случае неудачи аппарат может врезаться в другие самолеты.

На самых первых авианосцах посадка авиации производилась точно также, как и на земле, однако для этого требовалось пространство. К 30-м годам широкое распространение получила техника посадки, основанная на использовании тормозных гаков и тросов.

Эта посадочная система опасна в первую очередь тем, что в случае неудачи самолет может врезаться в защитный барьер или другие самолеты, стоящие на палубе. Однако она же позволяет в разы уменьшить длину посадочной полосы и использовать остальное место для других целей.

Британский и японский флот долгое время отказывался от этой техники, а США приняли ее на вооружение одними из первых, увидев в ней гигантский потенциал. Такая система посадки позволяла в разы увеличить эффективность авианосцев и в конечном итоге помогла завоевать этим кораблям титул самых грозных военных судов.

Первоначальная концепция авианосцев подразумевала, что самолеты будут находиться в ангарах под палубой, а перед взлетом просто подниматься вверх при помощи подъемников. Укороченная посадочная полоса позволяла им пребывать на палубе практически все время, ангары же под палубой использовались сугубо для технического обслуживания.

Приговоренные к жизни. В каких условиях содержатся пожизненно заключенные в России

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 .

Конструкция самолета вертикального взлета и посадки Як-141

Як-141 представляет собой самолёт нормальной аэродинамической схемы с высокорасположенным крылом, двухкилевым вертикальным оперением и следующей схемой расположения двигателей: один подъёмно-маршевый двигатель располагается в хвостовой части фюзеляжа и два подёмных двигателя располагаются сразу за кабиной лётчика.

Самолет вертикального взлета и посадки Як-141. Хорошо видна необычная конструкция хвостовой части и поворотный двигатель.

Крыло стреловидное с изломом задней кромки и корневыми наплывами, консоли складываются примерно на полуразмахе при размещении самолёта на корабле. Планер самолёта состоит на 26% из КМ, включая углепластиковые поверхности хвостового оперения, закрылки, носки и наплывы крыла. Остальная конструкция в основном выполнена из алюминиево-литиевого сплава.

Система управления вооружением включает многорежимную бортовую импульсно-доплеровскую РЛС «Жук» с единой индикацией и обеспечивает решение задач с применением различных видов оружия. Имеется также лазерный дальномер и ИК датчик поисково-следящей системы, Аппаратура радиоэлектронного подавления смонтирована в законцовках крыла и килей. В перегородках, простирающихся от килей вперёд, могут размещаться устройства выброса тепловых ложных целей или дипольных отражателей.

Як-141 имеет на борту три двигателя: подъемно-маршевый Р-79 с тягой 15500 кг и два установленных непосредственно за кабиной пилота малоразмерных подъемных двигателя РД-41 с тягой по 4100 кг. Это позволяет самолету взлетать вертикально с массой до 15800 кг, а при коротком (60-120 м) разбеге — до 19500 кг.

Основной двигатель самолета форсирован. Форсажная камера находится перед поворотным соплом, причем применение форсажа возможно и при отклонении поворотных элементов сопла. Интегрированная система управления соплом и двигателем обеспечивает оптимальное соответствие режимов работы двигателя и положения управляемого сопла, что позволяет пилоту не отвлекаться при взлете и посадке на контроль за параметрами этих систем и в целом автоматизирует процесс вертикального или укороченного взлета и посадки. Это особенно существенно при полетах с палубы корабля.

Як-38, «предки» Як-141 на палубе. Как видно, машины итак очень компактны, а если прибавить, что им не нужен разбег…

Далеко выходящие за границы среза сопла две хвостовые балки с килями и стабилизаторами обеспечивают большие управляющие моменты на малых скоростях полета, позволяют облегчить стабилизацию по рысканью и эффективно управлять полетом. Возможность запускать подъемные двигатели и изменять вектор тяги основного двигателя в воздухе позволяет Як-141 с легкостью двигаться практически в любом направлении.

При дальнейшем развитии Як-141 предполагалось существенно изменить систему управления самолетом. Бортовой вычислительный комплекс этой машины едва ли не самый сложный из применяемых в истребительной авиации: в единую сеть объединены управление и самолетными системами, и агрегатами двигателя, и пилотажно-навигационным оборудованием, и системами вооружения. При модернизации предполагалось включить сюда новые элементы бортового вычислительного комплекса и нашлемную систему целеуказания.

Любопытно, что режимы сверхманевренности, которыми так любят удивлять нас самолеты концерна «Сухой», за счет двигателей с изменяемыми векторами тяги, вполне были бы доступны и этой машине (с допустимой перегрузкой до 7 g). Почему «были бы»? Потому что, буквально первый же полет Як-141 стал для него и последним – распался СССР и почти сразу же проект самолета с вертикальным взлётом и посадкой Як-141 был заморожен на неопределенное время из-за отсутствия финансирования.

Преимущества самолета перед предыдущей моделью

Як-141 имеет такие преимущества по сравнению с предыдущей моделью. Среди них необходимо отметить:

• возможность посадки и взлета на повреждённых ВВП;
• уменьшение в несколько раз времени взлета.
• возможность размещать целую группу самолетов для перехвата целей на любой территории, то есть нет необходимости наличия большого количества развитых аэродромов;
• возможность вести ближний маневренный бой и наносить удары по целям как надводным, так и наземным;
• данная модель может базироваться практически на любых авианесущих кораблях, а точнее, на тех, которые не имеют развитой полетной палубы.

Такие необычные и в некотором роде уникальные характеристики позволяли надеяться на то, что боевая машина официально займет лидирующую строчку в мире среди этого класса. Но, к сожалению, в серию самолет так и не вошел. Несмотря на разработки, ожидания и труды, летательный аппарат не добился того, чтобы его выпускали серийно. Возможно, когда-нибудь разработки продолжатся, и удастся подготовить настоящий истребитель, который будет активно применяться при ведении военных операций. Однако никто не знает, когда это случился и случится ли вообще.

https://www.youtube.com/watch?v=axOUcSyJUz4&t=8s

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.

В радиусе смертельной опасности

Но главное ноу-хау «Медальона» – его электронная составляющая. Именно она определяет вид цели (человек или животное), она же принимает решение на самоуничтожение при попытке разминирования. Кстати, с помощью электронного устройства можно удаленно установить время отмены боевого положения мины, скорректировать его либо вернуть мину в режим транспортировки.

По словам генерального директора ОА «НИИИ» Игоря Смирнова, вся элементно-компонентная база новой мины – российская.

«У нас есть аналоги базовых матричных кристаллов, в которые мы закладываем до пяти-шести микросхем, – отмечает Игорь Михайлович. – Это один из элементов искусственного интеллекта. И никаких импортных составляющих».

Семейство противопехотных осколочных мин серии «ПОМ» разработано на базе уже упомянутого Научно-исследовательского инженерного института. Мина ПОМ-2 имеет круговой принцип поражения. За счет осколков корпуса и готовых убойных элементов (шариков или роликов), размещенных по стенкам с внутренней стороны, она способна обеспечить поражение на все 360 градусов.

В тот момент, когда человек, зацепившись ногой, задевал один из восьми датчиков цели (тонкие обрывные провода), происходил подрыв. При этом достаточно было натяжения всего в 300 граммов, чтобы сработавшая мина посекла осколками все живое в радиусе более полутора десятков метров.

Источники

Некоторые проекты Hawker Siddeley самолетов В/КВП

художественное представление проекта HS.803