II. Dünya Savaşı deneyimi, cephe hattının en savunmasız taraflarından birinin havacılık Havaalanı. Savaşa hazır uçaklar barınaklarda korunsa bile, yok edilen bir pistten kullanılması imkansız hale gelir. Sorunu çözmenin yolu açıktı, ancak teknolojik gelişimin yetersiz seviyesi, uzun bir piste ihtiyaç duymayan bir uçağın yaratılmasına izin vermedi - düşük itme oranları (motor itme kuvvetinin uçağın kütlesine oranı) nedeniyle ilk jet motorları bir kilometreden fazla sürdü. Ancak teknoloji durmadı.
Dikey kalkış ve iniş ile uçak yaratma olasılığı (VTOL, İngilizce terimi - VTOL, Dikey Kalkış ve İniş), dünya motor yapı endüstrisinde hızlı bir büyüme yaşandığında 1950-s'de tartışılmaya başlandı. Dikey bir kalkış için motorun itiş gücü uçağın ağırlığını aşmış olmalıydı, ancak bu tür makineler doğrudan hangarlardan veya hazırlıksız bölgelerden bir alarm çıkarabilirdi. Böyle bir program gemi havacılığı için olağanüstü avantajlar vaat etti. Son zamanlarda imkansız görünen projeler aktif olarak finanse edildi.
1957'te Ryan'ın Amerikan X-13 Vertijet ilk uçuşunu yaptı. Bu sıradışı otomobil her anlamda dikey olarak uçtu. Yatay düzlemde ivmelenmeye başlamak için yerden çekildikten sonra motorun itme yönü değiştirilmek zorunda kaldığından ve 1950-s'de döner bir nozül oluşturma hakkında hiç konuşma olmadı, tasarımcılar dikey pozisyondan başlamaya karar verdiler. Küçük uçak asılıydı, özel bir direk üzerindeki çıkıntıya bir burun kancası yakaladı ve cihaz yükselmeye başladığında sistem çözüldü.
Başlangıçtan itibaren, uçakları aerodinamik yüzeyler (aileronlar, asansörler ve yönler) kullanarak kontrol etmenin olağan yolunun düşük hızlarda tamamen etkisiz olduğu anlaşıldı. Makinenin “motora asılması” pozisyonu sadece jet dümenleri (saptırılmış ek jet mikromotorları) ve kırk tasarımlara değinen tasarımcılar böyle bir sistemi geliştirmeyi başarabilirdi. Vertijet başarıyla uçtu ve gösteri uçuşu sırasında bile Pentagon'un yanına düştü, ancak kontrolün zorluğu, uçağı ortalama yetenekli pilotların erişemeyeceği bir noktaya getirdi ve program kapatıldı. Lockheed ve ConVair gibi diğer ABD firmalarının sayısız projesi de seri üretime ulaşamadı.
“Masa” dan “Ay” a
SSCB ve Büyük Britanya'da bu konuyu okyanusun diğer tarafında ele aldık. Yeni teknik çözümleri test etmek ve hata ayıklamak için, İngiliz TMR ve Sovyet mevkidaşı Turbolet gibi çeşitli deney stantları yapıldı. Bu araçlarda, turbojet motoru dikey olarak monte edildi ve jet dümenleri dört makas mesnetine yerleştirildi. Görünüşünden dolayı “Turbolet” “uçan masa” olarak adlandırıldı. Test cihazında, mükemmel kullanım şeklini gösteren yeni konsepti tamamen haklı çıkardı. Ancak, stand özel bir taktiksel ve teknik özellik gerektirmiyorsa, savaş uçakları kabul edilebilir niteliklere ve normal, yatay uçuşa sahip olmalıdır. Bunun için, jeti doğru yönde döndüren döner bir nozül kullanılarak, itme vektöründe bir değişiklik olan yeni bir “asansöre yürüyen” motor (PMD) geliştirmek gerekiyordu. Bu tür ilk motor English Rolls-Royce Pegasus turbofandı.
Yeni motorun Rolls-Royce tasarımı, Hawker'in üstlendiği yeni bir uçağın geliştirilmesiyle eşzamanlı olarak devam etti. Sir Sydney Camme'nin kendisi, “İngiliz Savaşı” sırasında Kraliyet Hava Kuvvetleri avcı uçağının temelini oluşturan ünlü İngiliz mühendislerinden biri olan ünlü Kasırga uçağının tasarımcısı olan otomobilin yapımında yer aldı. NATO yeni projeyle çok ilgilendi ve gelişmeyi finanse etmeye karar verdi, böylece 1960'in sonbaharında ilk deney makinesi Hawker fabrikasının atölyesinden çıkarıldı. Birincisi, R.1127 Kerkenezi (uçak yakında adlandırıldığı gibi) "tasmalı" bir test devri gerçekleştirdi (toprağa çelik kablolarla bağlandı). Santralin özelliklerini doğru bir şekilde belirlemek ve uçağın aerodinamiğinin özelliklerini incelemek gerekliydi. Son olarak, alınan bilgilerin dikkatlice işlenmesinden ve gerekli değişiklikleri yaptıktan sonra, test pilotu Bill Bradford aracı havaya uçurdu. Kestrel'in başlatılması ve test edilmesi çok hızlı bir şekilde devam etti ve Bradford, bir yıl sonra, uçak gemisi Arc Royal'e ilk iniş yaptı. Bu arada, Rolls-Royce tasarımcıları motorlarının performansını önemli ölçüde arttırdı ve neredeyse tamamen yeniden tasarlanan P.1127, Harrier Gr.1 adlı bir seriye girdi (harrier “bataklık harrier” anlamına geliyor). 12 araçlarının ilk filosu 1969 yılında tamamlandı. Asıl görevi, sıradışı bir uçak kullanmak için taktikler geliştirmekti.
Vertidzhet
Başarılı bir X-13 inişi için gerekli olan başlangıç direğine olan yaklaşımın doğruluğu, her pilotun yapamayacağı 20 cm düzeyindeydi. İniş sırasında pilot başlangıçtaki direğin üzerinde özel işaretlerle dolaşmak zorunda kaldı ve yerden gelen komutlara güvendi.
"Ay" Anatomisi
Harrier tasarımının ana özellikleri, elektrik santrali ve uçak kontrol sisteminde. Pegasus (Pegasus) motorunda, uçağın yanlarında çiftler halinde düzenlenmiş ve aynı anda özel bir zincir şanzımanı kullanarak 89,5 ° 'e dönebilen dört jet nozülü vardır. Böylece, dikey bir kalkışla, uçağa ek stabilite sağlayan dört noktaya kaldırma kuvveti uygulanır. Ön iki nozül, düşük basınçlı bir turboşarjere, arka olanlar da motorun yanma odasına bağlanır. Uçaktaki motorun sadece bir olması nedeniyle, iticinin dört nozüle dağıtımı büyük ölçüde kolaylaştırılmıştır, çünkü birkaç motorun çalışmasının kesin koordinasyonuna gerek yoktur. Memelerin ekseni boyunca konumlarını değiştirerek, uçak dikey kalkış ve iniş, yatay uçuş ve hatta "kuyruk ileri" uçabilir.
Çekiş PMD o kadar iyidir ki, Pegasus nozulları indirildiğinde, pilot neredeyse uçağın sabit pozisyonunu kontrol edemez. Bu tür tehlikeli modlarda, otomatik bir reaktif kontrol sistemi devreye girer. Burun ve kuyruk kısımlarına ve ayrıca kanat konsollarına takılı mikromotorlardan oluşur. Bu motorlarda yanma odası yoktur, ancak ana motor kompresöründen özel boru hatları aracılığıyla kendilerine verilen basınçlı havayı dışarı atmak suretiyle çalışırlar. Reaktif kontrol sistemi, Harrier'ın bir hover modunda herhangi bir yönde yerine dönmesini ve rulo ile kontrol edilmesini sağlar. Uçağın yerleşim planı nedeniyle, “bisiklet” şasi düzeni kullanılmıştır. Uçağın ekseni boyunca yerleştirilmiş iki ana direkten ve kanat uçlarına monte edilmiş iki destekten oluşur.
Uçağın iç yakıt depolarının toplam kapasitesi 28611'dir, ayrıca 4551 için tahliye edilen iki ilave tankı askıya almak da mümkündür. Dikey kalkış ve iniş sırasındaki büyük tüketim nedeniyle büyük miktarda yakıt gerekir, bu nedenle verimliliği artırmak için, kaldırma kuvvetinin kısa bir çalışma sırasında kanat tarafından ve motor tarafından bir kısmı oluşturulurken bir "kısaltılmış" kalkış modu kullanılır. Bu karar, uçağın menzilini önemli ölçüde arttırdı ve çok karakteristik uçuş tarzı nedeniyle Harrier, Jump Jet - “jet atlama” adını aldı. Kaza durumunda, uçak en güvenilir fırlatma koltuklarından biriyle donatılmıştır - Martin-Baker Mk.9. Kalkış şu şekilde gerçekleşir: Püskürtme uçlarını yatay konuma getirerek ve düzlemi frene yerleştirerek, pilot motoru maksimum hıza getirir, özel tutamağı hareket ettirerek püskürteçleri aşağıya indirir ve jet akımı Harrier'i yerden alır.
Falkland Adaları için savaş sırasında Harrier uçağı, Arjantin'de görev yapan Fransız Mirage III savaşçıları gibi ciddi rakipler için bile yüksek verim gösterdi ve tehlikeli rakipler olduğunu kanıtladı. Ancak Harrier'ın nitelikleri hakkında en yüksek sesle, bu olağanüstü makinenin ortaya çıkmasıyla birlikte ABD ve diğer NATO ülkelerinin uzun süre kendi VTOLS'lerinin gelişimini terk ettikleri gerçeğidir.
Kalkışta "Harrier". Sol hava girişindeki çıkıntıya dikkat edin: bu, o anda çekilmiş durumda olan havada yakıt ikmali sisteminin patlamasının kaymasıdır
Sovyet tecrübesi
Sovyetler Birliği'nde, pek çok OKB dikey kalkış konusunu ele aldı. Deneylerin çoğu seri makinelere kaldırma motorlarının takılması ile sınırlıydı. Ancak yalnızca Yakovlev Tasarım Bürosu seri bir VTOL tasarlayabilir. “Dikey çizgiler” üzerindeki çalışmalar sırasında birçok proje ele alınmıştır. Alışılmadık bir öneri, asansör fanları kanala monte edilecek olan turbofan motorun (Pegasus ile aynı çalışma prensibi) kullanılmasıydı ve dönüşleri mekanik bir tahrik yerine bir gaz jeti tarafından gerçekleştirildi. Bununla birlikte Yakovlev, yüksek özgül ağırlığa sahip yeni bir motorun yaratılmasının muazzam zorluklarla ilişkili olduğunu anlamıştı ve bir kombine tahrik sistemine sahip deneyimli bir uçağın yaratılmasını önerdi - lift-cruise ve ek kaldırma motorları. Deneme motorları Yak-28 seri kesicisine monte edilmeye başlandı ve 1963'te, Yuri Garnaev tarafından kontrol edilen ilk Sovyet VTOL Yak-36, şimdiden çıkarıldı.
Alışılmadık bir makine hem tasarımcılara hem de pilotlara çok sorun çıkardı: Yeni Yak'a büyük maliyetle uçmaları öğretildi. Stanislav Mordovin liderliğindeki tasarımcılar, şimdiye kadar uçağın etrafındaki bir jet akımının ve dünyanın yakın yüzeyinin akışıyla ilgili bilinmeyen birçok sorunun üstesinden gelmek zorunda kaldı. Sıcak gazların etkilerine dayanamayacak olan bir beton pisti kaplamak için bile koruma icat etmem gerekti. Ayrı bir sorun, dikey kalkışların aerodinamiği - yani kanat altında nadiren yerleşmiş, aracın yerden kalkmasına izin vermeyen nadir bir alanın ortaya çıkmasıydı. Çalışma prensibi üzerinde çalışan büyük bir güçlük ve jet dümen sistemi, "Harrier" üzerinde duranla aynıdır. Bununla birlikte, sorunlar çözüldü ve yakında Valentin Mukhin tarafından yönetilen Yak-36, Domodedovo'daki bir havacılık festivalinde yeteneklerini gösterdi. Bununla birlikte, uçağın çok mütevazı bir menzili ve küçük bir taşıma yükü vardı, bu yüzden savaş aracının seri üretimi tartışılmadı.
Avcı JSF F-35 VTOL savaş uçağının düzeni
Girişim işkence değil
Bununla birlikte, kısa sürede edinilen deneyim, deniz havacılığı ile hizmete giren Yak-38’in oluşturulmasına izin verdi. SSCB'de uygun bir PMD bulunmamasından dolayı, Yak-38 bir kerede üç motorla donatıldı, ikisi pilotun kabinin arkasına dikey olarak yerleştirildi ve yalnızca kalkış ve iniş sırasında açıldı ve üçüncü - döner nozullarla donatılmış - kaldırıldı ve sürdürüldü. Bir yandan, böyle bir şema yeni bir PMD yaratma ihtiyacını ortadan kaldırdı, ancak diğer yandan, seyir modunda kapatılan iki kaldırma motoru işe yaramaz hale geldi ve felaketle uçağın özelliklerini “yedi”.
Aynı anda üç ayrı motorun kullanılması, çalışmalarını koordine etmek ve itme ayarını yapmak için tasarlanmış özel bir sistemin oluşturulmasını gerektiriyordu. Sorun elektronik kullanılmadan çözüldü: cihaz tamamen mekanikti ve bu da güvenilirliği arttırdı. “Aşırı kilolu” ile ilgili büyük problemler nedeniyle, Yak-38 tasarımı bazı yerlerde güvenlik marjının zararına bile azami derecede aydınlatılmıştır. Bu, fırlatma başlangıcı için bir değişiklik yaratmayı imkansız hale getirdi. Güç ünitesinde Yak-38 ile ilgili sorunlar vardı - tropik bölgelerde, kruvaziyer taşıyan uçakların güney kampanyaları sırasında motorları çalıştırmayı reddetti. Motorlara güç vermek için ilave oksijen tüpleri takmak gerekliydi ve bu da onların kabul edilebilir çekiş geliştirmelerini sağladı.
Yak-38'in savaş yetenekleri son derece sınırlıydı: birincisi, ağırlıktan tasarruf etmek için, radarın terkedilmesi gerekiyordu ve ikincisi, ilk Yaklar, savunmasız roketler ve küçük kalibreli bombalar dışında havaya hiçbir şey kaldıramadı, bu da onları savunmada neredeyse yararsız hale getirdi - hem denize karşı hem de hava hedeflerine karşı. Herhangi bir durumda, uçak taşıyan kruvazörün tamamen kendi hava savunma sistemine ve güçlü Granit gemi karşıtı füze sistemine güvenmesi gerekir.
Uçuş modları F-35
"Salatalık"
Çok vasat bir uçuş verisine ve çok mütevazı bir menzilden elde edilen “direk savunma kuvveti” saldırgan takma ismine rağmen, Yak-38 mühendislerin ve ordunun VTOL'nin işletimi ve kullanımında gerçekten paha biçilemez gelişmeler biriktirmesine izin verdi. Yak-38M'in modifikasyonu halihazırda güdümlü füzelerle donanmış ve kısa bir çalışma ile (yakıt tasarrufu sağlarken) çıkarmayı öğretmiştir ve deniz pilotlarının eğitimi için onları kontrol etmesi zor uçaklarda etkili bir şekilde eğitmeyi mümkün kılan özel bir program geliştirilmiştir. Pilotlar olarak adlandırdığı gibi ateş vaftiz "salatalık" Afganistan'da, bunun için özel olarak oluşturulmuş bir hava grubunun bir parçası olarak gerçekleşti.
Yak-38 inşası sırasında, otomatik zorlamalı ejeksiyon SK-3М'ın güvenilirlik sistemi açısından benzersiz bir sistem geliştirildi. Gerçek şu ki, birçok durumda, bir dizi sistem arızalandığında, kalkış sırasında pilotun tehlikeye tepki vermek için yeterli tepki süresine sahip olmadığıdır. Örneğin, püskürtme modu sırasında jet dümenin arızalanması durumunda, düzlem, 1,5 saniye içinde "sırtında" döner. CK-3M, bir kişiden önce tehlikeyi algılamanıza izin veren çeşitli parametreleri analiz eder ve pilotun K-36ВМ koltuğuna otomatik olarak atılması için bir sinyal verir. Sonuç olarak, Yak-38'in SSCB için kazandığı kaza oranı sadece bir kayıt olmasına rağmen, SC-3M açıkken bu uçağın tüm operasyon süresi boyunca tek bir pilot öldürülmedi. Mürettebat sudan fırlatıldığında uçak taşıyan kruvazör “Minsk” ile ilgili bir durum vardı: motorlar Yak-38U'da başarısız oldu (eğitim versiyonu) ve geminin yanına düşen uçak hızla batmaya başladı. Zamanla tetiklenen mancınık, her iki pilotu halihazırda suya batmış bir uçağın kokpitinden fırlattı - pilotlar, doğrudan kruvazör güvertesine paraşütlerle indi. SSCB'nin dağılmasından sonra, tüm Yak-38 yazılmıştı, çünkü ülkenin artık bu makinelere ihtiyacı yoktu. Bu uçağın son uçuşu MAKS-95 hava gösterisindeki gösteri programına hazırlık sırasında gerçekleşti ve kazayla sonuçlandı. Her iki pilot da hayatta kaldı.
1980-ler sonunda yaratılan Yak-41, Yak-38 konseptinin doğrudan bir gelişimi haline geldi, ancak süpersonik uçuş olasılığı ile. Projeye Alexander Yakovlev'in oğlu - Sergey Yakovlev geldi. Başlangıçta, uçağa tek bir kaldırma motoru yerleştirilmesi planlanmıştı, ancak tüm programı koruyan Dmitry Ustinov'un ölümü nedeniyle, yeni enerji santrali üzerinde çalışma gecikti ve yakında tamamen durdu ve tasarımcılar bir devrenin bir kombinasyonla kullanımına karar vermekten başka çaresi yoktu. motorlar. Yak-38'in deneyimlerinde açıkça ortaya çıkmış olan bu kararın kötülüğüne rağmen, yeni, güçlü ve ekonomik bir turbofan motor için makinenin müteakip değiştirilmesi ile tüm sistemlerin ve montajların geliştirilmesi için uçağın inşası gerekliydi. Yak-41M'nin yükseltilmiş versiyonu 9 Mart 1987'e başladı ve her test aşamasının geçişi ile uçağın oldukça başarılı olduğu daha belirgin hale geldi. Pilot Andrey Sinitsin’in 12 dünyasını belirlemesi, VTOL uçağı için tırmanış ve uçuş irtifa rekorları için benzersiz olduğunu söylüyor. Sovyetler Birliği'nin çökmesiyle birlikte, Yak-141 adlı yeni adını alan arabadaki çalışmaların yavaşlaması ve 1991'ta yıl içinde meydana gelen kaza, yalnızca projeyi kısıtlamak için bir neden olarak hizmet etti.
Avrupa
1960'lerin başında kendi makinelerini geliştirmeye başlayan Fransa, VTOL tasarımında bir miktar başarı elde etti. Bunlardan ilki, Orpheus 803F ana motora ek olarak zaten sekiz kaldırmaya sahip olan Mirage-Balzac avcısıydı! 1964 yılında yapılan uçak testleri felaketle sonuçlandı. Önceki uçağın tasarımını tekrarlayan Mirage V, dünyanın ilk süpersonik VTOL'u oldu. Bununla birlikte, bir kaza geçirdi ve normal kalkış ve iniş ile geleneksel uçak lehine işler durduruldu.
1960-lerin sonunda Almanya'da çeşitli VTOL tasarımları geliştirildi: birincisi Dornier Do.31 taktik nakliye uçağıydı. Başarılı denemelere rağmen, sonunda kullanımın daha uygun olduğu nakliye helikopterleriyle rekabet nedeniyle Do.31 üzerindeki çalışmalar durduruldu. Alman mühendislerin sıra dışı bir diğer gelişimi, ana itiş motorları kanat uçlarında iki döner nakelde (ve gövdede ek asansör motorları) bulunan EWR-Sud VJ-101 süpersonik ön avcı uçağıdır. Hesaplamalara göre, tüm motorun dönme sistemi, döner nozül nedeniyle, itme vektöründeki bir değişiklikle karşılaştırıldığında ağırlıkta belirli bir kazanç sağlamalıdır. Bu uçağın jet kontrolü, elektrik santralinin itişini kontrol ederek çalıştı. Böylece vurgulu modda, uçak üç motorda dengelendi. Tasarımın güzelliğine ve uçuş sırasında elde edilen iyi performansa rağmen, VJ-101 hiçbir zaman seri olarak lanse edilmedi. Alman endişesinin VFW-Fokker’in Pegasus motoruyla VAK-191 savaş uçağındaki çalışması da başarısız oldu: Akıma gönderilen Harrier’ın özellikleri daha yüksek çıkmıştı ve yeni arabayı “getirmek” uygunsuzdu.
Daha fazla umut
ABD Donanması Harrier uçaklarının yaygın kullanımına rağmen, bu ülkedeki VTOL uçağının gelişimi durmadı. Bazı haberlere göre, 1990'ların ortalarında OKB im. GİBİ. Yakovlev ve Lockheed Martin, ABD Hava Kuvvetleri için gelecek vaat eden bir avcı (daha sonra JSF olarak değiştirildi) yaratmak için JAST programı kapsamında ortak çalışma konusunda bir anlaşma imzaladı. Bu anlaşma uyarınca OKB im. GİBİ. Yakovleva, Amerikan tarafına VTOL uçağı hakkında bilgi ve araştırma sonuçlarının yanı sıra gelecekteki Yak-201 savaş uçağının taslak tasarımlarını sundu. Bu veriler, bu yöndeki en modern gelişme olan JSF F-35 Lightning II'yi oluşturmak için kullanıldı. Bugün bu uçak uçuş testlerinde. Yeni çok işlevli avcı, sürekli ve etkili modernizasyona rağmen, ahlaki açıdan eskimiş Harrier de dahil olmak üzere bir dizi savaş uçağını değiştirmek zorunda kalacak. F-35'in elektrik santrali, Pratt & Whitney tarafından F-119 için özel olarak geliştirilen F-100-PW35 turbofan motorunu kullanıyor. Yeni VTOL uçağının ayırt edici bir özelliği, gövdeye dikey olarak monte edilmiş harici bir fanın kullanılmasıdır. Tork, türbinden şaft aracılığıyla ters yönde dönen pervanelere iletilir.
Pek çok modern askeri analist, VTOL varyantındaki F-35 konusunda şüphecidir, kısmen bir dış fan kullanmanın (uçuş sırasında devre dışı bırakılmış) ağırlık tasarrufu açısından en iyi çözüm olmadığına ve Lockheed Martin'in Yakovlev tasarım bürosunun hatalarıyla ilgili birçok konuda tekrarlandığına inanıyor. Bununla birlikte, kısa (veya dikey) bir kalkış ve dikey inişe sahip uçağın geliştirilmesi, bugün en umut verici ve alakalı alanlardan biridir. Sonuçta, keşif uydusu ve yüksek hassasiyet kullanımı sayesinde оружия Askeri bir hava limanı olarak böyle bir yapı giderek geçmişte kaldı ve mobil VTOLT'a her hangi bir görevden ayrılabiliyordu.