ЛІТАКИ із змінною геометрією і стріловидний
Крилов.
"Конструктивна складність крила зі змінюваної стрілкою
перешкоджає його широкому застосуванню ", - констатували в 1955 році
автори англійського довідника "Реактивні літаки світу". Тим не
Проте вже тоді, повозившись з "сирими", недосконалими
конструкціями, авіабудівники переконалися: застосування крила,
стреловидность якого змінюється в залежності від швидкості польоту,
дозволяє на третину збільшити радіус дії машини і на чверть
знизити її посадкову швидкість. Строго кажучи, змінна
геометрія, в широкому сенсі цього слова, не така вже новинка в
авіації. Шасі, що забирається, повітряний гвинт змінного кроку,
всілякі засоби посадкової механізації - дія кожного з
цих пристроїв пов'язано зі зміною конфігурації літального
апарату. Та й сам принцип керування літаком заснований на
відхиленні кермових поверхонь крила або оперення. Ще брати
Райт змушували по-■ віноваться свій аероплан, перекошуючи
кінцеві частини площин ... Важко створити машину, позбавлену
звичайних "недуг" досвідченого літака. Випуск закрилків може
викликати різку перебалансировку апарату, утруднити
пілотування, недостатня твердість крила - усілякі
вібрації і як наслідок - навіть руйнування конструкції.
Траплялося, міцне, але надто "гнучке" крило так
скручувалася при відхиленні елеронів, що діяли вони
"Навпаки", накренялі літак всупереч діям пілота в зворотну
сторону ...
Словом, навіть традиційні методи зміни геометрії літака
таять у собі багато сюрпризів. Проблем куди більше, якщо зазіхають на
статичність самого крила: змінюють у польоті його розмах,
стрілка, зовсім прибирають, скажімо, одне з крил біплана. З
труднощами не впорався французький конструктор Махонін,
побудував на початку 30-х років літак з телескопічн
розсуються крилом. Механізм не був навіть перевірений у польоті.
Літаки зі змінною геометрією вдалося побудувати радянському
авіаконструктору і льотчику В. Шевченко. Ось що написав у звіті
про випробування монобіплана Шевченко льотчик-випробувач Г. Шиянов: "
Літак протягом усього процесу збирання зберігає стійкий політ
і не вимагає додаткової роботи рулями. Вібрацій, зривів і
інших ненормальних явищ не спостерігається. Прибирання відбувається в
протягом 6-7 с. За відчуттями льотчика процес збирання і випуску
крил може бути уподібнив збиранні і випуску шасі звичайної машини
".
До 1946 році, створивши чимало літали зразків і проектів
монобіпланов, Шевченко впритул підходить до ідеї літака з
змінюваної стрілкою крила і розробляє, мабуть, перший в
Світ проект такої машини.
Чому ж, "обпікшись" на перших літали зразках,
конструктори продовжували займатися перемінної стрілкою?
... Давно минули часи, коли співвідносячи-
шення максимальної і посадкової швидкостей складало три-чотири.
Тепер як би не росла швидкість літаків, їхні колеса не можуть
стикатися із землею при ще більшій швидкості - вона і так вже
перевалила за 300 км / ч. Ось і виходить: з кожним кроком вперед
швидкісний діапазон збільшується, а відношення граничних -
максимальної і посадкової - швидкостей підскочило до десяти.
Стрілоподібні крила цілком задовольняють своєму призначенню в
широкому діапазоні - від околозвуковой до швидкості, відповідної
подвоєною звуковий. А ось на малих швидкостях стреловидность
заважає. Таке крило додає машині надлишкову поперечну
стійкість, ускладнює виконання передпосадковій маневрів.
Несучі властивості площин гірше, ніж у прямого крила: величину
підйомної сили визначає не швидкість набігаючого потоку, а її
складова, спрямована перпендикулярно передній крайці
стреловидной крила. Вдобавок при польоті на великих кутах атаки
знижується ефективність засобів механізації, що погіршує
злітно-посадочні властивості машини. Тим часом для сучасного
літака знаходиться робота практично на всіх швидкостях і висотах.
Проектувати ж машину класичним методом компромісів між
суперечливими вимогами стає все важче і важче.
Конструктори намагаються уникнути великої кількості типів бойових машин,
прагнучи втілити властивості кожної з них в одній, універсальної,
багатоцільовий. Подібний літак повинен на гранично малій висоті з
надзвуковою швидкістю проникати на територію противника. Його ж
доводиться використовувати для перехоплення ворога, що летить на
граничної висоті. Не виключено, що багатоцільовий машині доведеться
супроводжувати в далекому рейсі бомбардувальник.
Якщо рішенням однієї з цих завдань сприятиме крило
малої площі і великий стреловидности, то для іншої, скажімо, для
польоту на дальність, вимоги діаметрально протилежні.
Де ж вихід? Звичайно, вже у схемі монобіплана. - Але сам принцип
зміни геометрії найголовнішого елемента літальної машини -
крила допоміг і цього разу. На авіаційному святі в Домодєдово
(1967 р.) глядачі бачили, як над трибунами проносилися радянські
літаки з крилом змінної стреловидности. Плавно і швидко
займають крила положення, найбільш відповідне для поставленої
бойового завдання.
Це непросте завдання - змусити крило в будь-якому положенні
виконувати свою основну функцію і не бути джерелом різномастих
коливань. Конструкторам потрібно було домогтися, щоб при зміні
кута стреловидности машина не втрачала стійкості, була
керованою. Адже мало того, що при цьому переміщається маса,
"Гуляє" і точка докладання аеродинамічного навантаження на несучу
поверхню, фокус крила, інакше впливають один на одного повітряні
потоки на крилі, фюзеляжі, хвостовому оперенні. А поворотний вузол
крила - це цілий комплекс проблем! По-перше, вузол повинен бути
легким і компактним і при цьому витримувати колосальні навантаження і
не мати люфтів. По-друге, він повинен забезпечити сувору
синхронність відхилення консолей.
І все-таки всі найважливіші проблеми виміру стреловидности були
успішно вирішені. Краще тому свідчення - польоти таких машин в
СРСР, Франції, США. Але авіабудівники йдуть далі. На сторінках
авіаційних журналів миготять зображення літаків наступного
покоління. Судячи по цих проектах, принцип змінюваної геометрії
застосований не лише до крил. У польоті міняється конфігурація всього
апарату.
ЛІТАКИ З вертикальним зльотом і посадкою Варто
протягнути історичні зв'язки, рас-
казав: і про іншу, теж неновою ідеї - літаку з вертикальним
зльотом і посадкою. Але не тільки тому, що історія цікава,
так би мовити, сама по собі. Вертикально злітають апарати і
літаки з перемінної стрілкою крила - спроба різними
засобами вирішити одну і гу ж проблему, протиріччя між
швидкісними і злітно-посадкові режимами. І якщо
конструктори-"геометри" прагнуть полегшити все-таки нормальні -
по-літаковому - зліт і посадку, то "вертікальщікі" геть
усунули і розбіг і пробіг.
Одне з рішень проблеми точкового старту - зліт з рампи. З
потужним двигуном, з ракетними прискорювачами, на форсажі
винищувач кулею зривається зі спеціального спорудження - рампи і,
підпирає величезною тягою, йде вгору. Так наприкінці 50-х років
стартував на МіГ-19 Г. Шиянов. "Шиянов злітав з віддаленої точки
аеродрому, - згадує льотчик-випробувач І. Шелест, - і видовище
це сприймалося в першу секунду як щось надприродне,
як вигнання з пекла провиненого сатани. Ніби розверзлася
раптом земля і з розпеченою магмою виплеснула якийсь чорний
предмет. Двома секундами пізніше, випереджаючи непроглядне вогонь і дим,
свідомість виявило в темному предметі літак ... Потім пекельний гуркіт
різко обривався. І тим беззвучний, граціозний здавалося устремління
розовогрудого МіГа назустріч сонцю, небу, життя ". Однак машині,
здатної так злітати, не вистачало "точкової" посадки. Сідав МіГ,
як звичайно, з вереском покришок об дорогу, з випущеними на
максимальний кут закрилками, іноді з гальмівним парашутом.
Злітав з рампи і американський "Супер Сейбр". Двигун (на
форсажі) розвивав тягу 7250 кг. Стартовий прискорювач - 59 тис.
кг! Вже через 4 с після відділення від рампи швидкість досягала 440
км / ч.
Без рампи не міг ні стартувати, ні приземлятися американський
літак вертикального зльоту і посадки Райан Х-13. Оснастили
машину потужним ТРД, тяга якого перевищувала злітна вага Х-13.
Разом з рампою машина приймала вертикальне положення, повисала
на гаку, а стартуючи, від'єднувати від нього. Посадка вимагала від
пілота ювелірної роботи: потрібно було плавно, збільшуючи кут атаки,
загальмувати Х-13, перевести його з горизонтального у вертикальне
положення, зачепитися гаком за трос, підвести машину до рампи і
"Зістикуватися" з нею. На висінні пілот маніпулює газовими
рулями і, якщо кабіна не оснащена поворотним кріслом, знаходиться в
не дуже зручної позиції - ногами догори.
Непросто було і керувати завіснувшімі літаками. Порив вітру,
"Власна" вихлопна струмінь, відображена бетонкою, - все це
завадило Х-13 стати бойовою машиною.
Будували в 50-х роках гвинтові літаки, що обходилися без рампи,
Конверт ХРУ-1 і Локхід ХРУ-1. Шасі розташовувалося: у "Конверт" на
кінцях хрестоподібного стабілізатора, а у "Локхіда" на кінцях
трикутного крила, верхнього та нижнього кіля. Стартували машини з
положення "стоячи на хвості" і переходили потім у "нормальний"
політ.
Подібно до перших літаків з перемінної стрілкою, ранні
вертикально злітають не стали основою нинішніх апаратів такого
типу, але допомогли конструкторам усвідомити всю складність проблеми,
намітити коло ще не вирішених завдань. Важливо було не просто знайти
оптимальну схему СВВП (так коротко називають літаки з
вертикальним злетом і посадкою), а зрозуміти загальні закономірності
"Висячого" польоту, посадки з урахуванням впливу землі, керування без
всяких аеродинамічних рулів ...
Для цих цілей у нашій країні побудували літаючий стенд
"Турболет" - літаючий ТРД зі змонтованими на ньому кабіною,
шасі, а найголовніше - хрестоподібно розташованими штангами
газових рулів. Літав на "Турболете" Ю. Гарнаєв. Схожий
експериментальний апарат створила й англійська фірма "Роллс-Ройс".
На відміну від нашого "Турболета", у якого двигун
розташовувався вертикально, ТРД "англійця" розташували "лежачи" ...
Струмінь направляли вниз і в сторони спеціальними трубами -
дефлекторами. Суцільноповоротним двигуни, які змінюють своє
положення залежно від режиму - зльоту-посадки,
розгону-гальмування, крейсерського польоту, ТРД з дефлекторами для
відхилення струменя, комбіновані силові установки, що складаються з
незалежних один від одного маршового і підйомних двигунів, - СВВП
таких схем побудовані в провідних авіаційних державах. Прикладами
літаків з відхиляється реактивної струменем можуть служити радянський
СВВП, показаний в 1967 році на авіаційному святі в
Домодедове, і ХоукерСіддлі "Херріер", кілька варіантів якого
серійно випускаються в Англії.
Про перспективи вертикально взле тане авіації ще в 1966 році
журнал "Спейс енд еронотікс" (США) писав так: "... Двигун з
змінюваним напрямком вектора тяги забезпечує гарні
характеристики при зльоті та операціях з перехоплення, проте
дальність польоту такого літака мала. Невеликий дозвуковой
літак з турбовентиляторами, розташованими в крилі, має
хороші характеристики в польоті у землі, проте дальність цієї
машини обмежена. Як двигуни для вертикально
злітаючого або з малою довжиною розбігу літака ... повинні бути
обрані або ТВРД (турбовентиляторні реактивні двигуни),
мають кращі характеристики при польоті в землі, або ТРД,
мабуть, більш підходящі для польотів з великими числами М на
великій висоті. Одним з компромісних рішень є застосування
ТВРД із змінним напрямом вектора тяги, з легкими підйомними
двигунами; двигунами, що визначають розміри літака, будуть
маршові, а не підйомні двигуни ".
Новітній представник сімейства вертикально злітають -
досвідчений багатоцільовий літак ХРУ-12А фірми "Рокуелл" (США). За
схемою ця машина, призначена для базування на авіаносцях, -
"Качка" з горизонтальним оперенням у носовій частині фюзеляжу.
Вертикальне оперення на кінцях дуже короткого трикутного
крила. Частина реактивного струменя відводиться від двигуна і
викидається вертикально вниз через щілини в крилі. В залежності
від потужності відведеного потоку літак стартує вертикально або
пробігає перед відривом близько 90 м.
Повітряного авіаносця.
Друге народження переживає зараз ще одна, можливо, сама
давня ідея - повітряного авіаносця, бойова комбінація двох чи
декількох літальних апаратів. Ще в першу світову війну
англійці зазнали так звану "антіцеппелінную" систему:
дирижабль патрулював в очікуванні німецьких цепелінів-бомбовозів
з підвішеним до нього винищувачем. Якщо наближався ворог, літак
віддалявся від оболонки і, відбивши атаку, повертався на авіаматку. В
нашій країні успішно пройшли випробування ланки В. Вахмістрова:
великі літаки, що несли на собі винищувачі И-4, І-5, И-16. В
початку Великої Вітчизняної війни кілька ланок взяли
участь у бойових діях.
Після війни американці експериментували з комбінацією
бомбардувальника В-29 і двох прямокрилих винищувачів Р-84. Як би
ескортіруя "Сверхкрепость", Р-84 летіли з нею крилом до крила:
права і ліва консолі В-29 були зчеплені з площинами
винищувачів. Двигуни Р-84 працювали на помірному, економічному
режимі. Через велику подовження "складеного" крила підвищувалася
аеродинамічна якість. При необхідності винищувачі
відчіпляється і захищали свого лідера.
Як з'ясувалося через багато років, кращі шанси на майбутнє
виявилися в іншої комбінації: В-29 із спеціально побудованим
"Бортовим" винищувачем ХР-85 "Гоблін". При завантаженні стреловидное
крило ХР-85 складалося. Оперення компактне, з чотирьох
площин. За висловом авторів довідника "Реактивні літаки
світу ", винищувач ХР-85 фактично перетворився в крилатий
реактивний двигун, на якому буквально верхи сидів
льотчик ".
Влітку 1948 року відбулося перше відділення "бортового"
винищувача від авіаматкі. Досвідчений льотчик-випробувач не зміг
причалити літачок до носія і, ледь уникнувши загибелі, приземлив
машину за допомогою аварійної посадкової лижі. Труднощі з
поверненням ХР-85 на борт носія розчарували військових,
експерименти припинили. Але, як виявилося, до пори ...
З кінця 60-х - початку 70-х років фірма "Локхід" займається по
завданням ВВС США розробкою військової комбінації літака-авіаносця
і телекерованих літальних апаратів. Поставлена задача -
збільшити радіус дії легень, високоманеврових бойових машин
- Збігалася з надією "Локхід" знайти нову сферу застосування для
свого транспортного літака надвеликої місткості С-5А. В
1971 над комбінацією стала працювати фірма "Боїнг" і отримала
в 1972 році від ВВС тактико-технічне завдання на проектування
повітряного авіаносця для телекерованих апаратів:
модифікованого
Боїн г-747 і шести апаратів літакового типу Райан ВОМ-34.
Є й варіант У-747 і 24 спеціально спроектованих
телекерованих апаратів. Усередині просторої середньої частини
носія, перетвореної в ангар, літаки будуть перебувати під час
їх транспортування. З черева "Боїнга" літаки зможуть стартувати
через кожні чверть години. З тією ж частотою посадка повернулися
апаратів. Стартом, посадкою і виконанням бойового завдання будуть
керувати оператори на борту авіаносця. Допомагати їм повинна
система, що складається з телевізійної установки поблизу посадкової
трапеції і комп'ютера.
Як передбачається, авіаносець доставить телекеровані літаки
до району бойових дій, але сам залишиться в недосяжності для
ППО противника. Виконавши завдання, снаряди повертаються на "Боїнг".
Якщо мета дуже далеко від бази і у "матки" не вистачає палива на
всю операцію, то стартують два літаки. Один несе телекеровані
літаки, інший "під зав'язку" залитий паливом. Перший випускає
підопічних і відразу ж повертається. Другий же керує
літаками, приймає їх на борт і повертає "додому" ...
З А К Л Ю Ч Е Н Н Я
Змінна стрілка, вертикальний зліт і посадка,
комбінація повітряного авіаносця з телекерованими літаками,
багато інших новинок не витиснули з військової авіації звичайні
машини. Одна з причин (крім міркувань стосовно бойового
застосування літаків) економічна.
Мало того, що з прогресом авіації літальні апарати
стають все складніше в проектуванні, випробуваннях, виробництві,
вони безупинно дорожчають. Ось лише кілька цифр. Вартість
винищувача СПАД часів першої світової війни - 10 242 доларів.
"Лайтнінг" випуску 1932 року - 134 284, а "Сейбр" (1950 р.)
- 218 460 доларів. "Фантом" (1962 р.) коштує вже більше 2, а F-111
(1963 р.) - майже 6 мільйонів! Неабияку лепту у вартість нових
літаків вносить устаткування, яким насичений будь-який сучасний
винищувач, штурмовик або бомбардувальник.
Надзвичайно здорожити та підготовка пілотів. Десятиліття
тому, за даними авторитетного журналу "Інтеравіа" (Швейцарія),
повна вартість підготовки льотчика надзвукового винищувача "
Лайтнінг "становила 364 000 доларів. Нарікали американські
військові на складність обслуговування сучасних
винищувачів-бомбардувальників під час в'єтнамської війни. За
свідченням журналу "Інтеравіа", "70% літако-вильотів
тактичної авіації затрачається на удари і по наземним цілям з
малих висот у ході безпосередньої підтримки сухопутних військ і
ізоляції району бойових дій ". Природно, що бойові
дії такого роду вимагають швидкої реакції ВВС на запити військ.
Швидкісні, але складні машини, хоча і швидко добиралися до мети,
упускали момент через "холостого" простою на аеродромі. Саме по
цієї причини на завдання по оперативній підтримці військ частіше, ніж
сучасні F-105 "Тандерчіф" і F-4 "Фантом", стартував застарілий
F-100 "Супер Сейбр". До бойового вильоту його готували набагато
швидше.
Далеко не завжди сучасні надзвукові літаки можуть
використовувати і свої висотні дані. Дії в стратосфері, де
тактична авіація невразлива для зенітних ракет, мало чим
допомагають наземним військам. Найбільш відповідні середні висоти
небезпечні і вимагають від літаків гарної маневреності, а від екіпажів
відмінною льотного вишколу: адже на втратах прямо позначається час
перебування машин в зоні ППО. Більше входів на мета - вище
ймовірність ураження зенітним вогнем. Через недостатню
маневреності 20-тонний "Тандерчіф" не міг часом виконати різкий
протизенітний маневр і, траплялося, ставав жертвою дозвукових
північнов'єтнамських МіГ-17 ...
Досвід агресивної війни у В'єтнамі, воєнні події на Близькому
Сході змусили західних стратегів не тільки тверезо оцінити
можливості сучасної бойової авіації, а й порівнювати
спокусливі дані новітніх літаків з їхньою вартістю,
простотою обслуговування, потребою в добре оснащених базах.
Ось чому, замовляючи промисловості авіаційну техніку, армія,
ППО, інші замовники керуються принципом "мета повинна
виправдовувати засоби ". Інакше кажучи, не треба вимагати від
сучасного літака для авіапідтримки величезних швидкостей і
стелі, від істребітеляперехватчіка - потужного бронювання, і від
вертикально злітає машини - дальності дії
бомбардувальника ... "Для ілюстрації цього можна привести приклад з
американськими літаками Р-14 і Р-15, - писав генеральний
авіаконструктор А. Яковлев .-- Ці новітні універсальні
винищувачі важать 18 - 20 т, їх вартість 10 - 12 млн. доларів за
кожен, але ж за своїм призначенням вони мають бути масовими
літаками. Очевидно, і самі американці прийшли до висновку про
надмірної вартості своїх літаків. Тому на початку 70-х років
в США був оголошений конкурс на створення винищувача простий і
недорогий конструкції з мінімумом устаткування і злітною вагою не
більше 9 т. У результаті в 1974 році з'явилися винищувачі УР-16 і
УР-17, польотна вага яких 8 - 9 т. .. "
"Отже, вибір системи, - укладає А. Яковлєв, -
повинен бути строго обгрунтований технічно, тактично і
економічно ".
Особливу увагу зарубіжні авіаконструктори приділяють спеціальним
літакам для авіапідтримки наземних військ. Але всупереч, здавалося
б, "вічного" прагненню авіаторів літати швидше, нинішні
штурмовики лише ненабагато швидкохідні поршневих ветеранів другої
світової війни. Новітній Ферчалд А-1ОА, наприклад, розвиває
максимальну швидкість 742 км / ч. У крейсерському польоті - 355 км / ч.
Оснащена двома двоконтурними ТРД, машина при злітній вазі 20,5
т несе на зовнішній підвісці до 8392 кг бомб і ракет. Бойова ноша
підвішується до 24 точкам на крилі і фюзеляжі.
Простий по конструкції, живучий літак призначений для атаки
об'єктів на полі бою, патрулювання і ударів по викликах військ,
супроводу бойових і транспортних вертольотів, розвідки в
тактичній глибині ...
* * *
Прогнози - підступна штукаі. Пройдуть роки, час і прогрес
внесуть свої поправки в довгострокові перспективи, зроблять явою
нинішні розробки, знімуть з порядку сьогоднішні і завтрашні
проблеми, поставлять нові ... Одне очевидно: авіація - динамічна,
швидко реагує на все нове, галузь техніки - і надалі
залишиться ареною творчого змагання і співробітництва
дослідників різних напрямів, інженерів, робітників,
льотчиків, усіх, кому ми зобов'язані дивовижною можливістю літати
всупереч силі земного тяжіння.