Uçağın kalbi: gelecek vaat eden Rus VTOL uçağını yeni bir düzeye taşıyabilecek uçak motoru ve teknik çözümler
makale Dikey kalkış: çıkmaz bir yön veya savaş havacılığının geleceği dikey kalkış ve iniş uçaklarına (VTOL) atfedilen gerçek ve algılanan eksiklikler dikkate alındı.
Yeni nesil VTOL uçaklarının ortaya çıkmasıyla, özelliklerinin karşılaştırılabilir ağırlık ve boyut özelliklerine sahip "klasik" savaş uçaklarına yaklaştığı belirtilebilir. Yak-38, uçuş ve teknik özelliklerde (LTH) MiG-21bis ve MiG-23ML'den önemli ölçüde daha düşükse, Yak-141'in LTH'si ile MiG-29 arasındaki fark artık o kadar önemli değil. bazı parametrelerde Yak-141 bile kazandı. F-35C'nin "klasik" F-35A, VTOL F-35B ve uçak gemisi versiyonunu içeren Amerikan F-35 hattı hakkında konuşursak, özellikleri zaten oldukça karşılaştırılabilir.
VTOL uçaklarının küçük dağıtımı hakkında konuştuklarında, bu teknolojinin kendisinin çok daha karmaşık olduğunu unutuyorlar - her ülke bununla başa çıkamaz. Örneğin, tiltroplanes hala çok az yaygın, oldukça gelişmiş olmasına rağmen ülkemizde bile değiller. havacılık sanayi, çok az kişi dönebilir kanatlı uçakların etkinliğinden ve beklentilerinden şüphe duyuyor. VTOL uçağı ile durum benzer - teknik bir temel olmadan onları inşa etmek oldukça zordur. Aslında, XNUMX. yüzyılda bunu sadece Amerika Birleşik Devletleri yapabilmiştir.
Avrupa ülkeleri genellikle savaş uçaklarının yapımında yavaş yavaş yetkinliklerini kaybediyor, geliştirmeleri son derece zaman alıcı ve finansman açısından maliyetli. Örneğin, İsveç hakkında konuşursak, o zaman "Grippen" lerinde F / A-404 Hornet'ten Amerikan General Electric F18 motoruna dayanan bir turbojet motoru (TRD) var, yani İsveçlilerin kendileri bir tane oluşturamazlar. Klasik bir uçak için bile motor, VTOL uçakları hakkında gerçekten konuşmak için burada ne var. İngiltere, bir VTOL uçağı yaratma yeteneğini kaybetti, yeni nesil VTOL "Harrier" in geliştirilmesini terk etti ve Amerikan F-35B'ye geçti. Fransa bu yönde denemeler yapıyordu.
Aynısı ÇHC'de de var, geliştirilmekte ve üretilmekte olan çok şey var, ancak uçak motorlarıyla çalışmayacak - itme ve turbojet motor kaynağı açısından ciddi bir gecikme var. Ancak VTOL uçağı için bir motor oluşturmak daha da zor. Çin'in motor yapım endüstrisi sorunlarını çözer çözmez, VTOL uçağı konusuyla yakından ilgilenecekleri varsayılabilir.
Çin ve Amerikan medyasından alınan bilgilere göre, PRC'de J-18 VTOL uçağı ("Jian-18", NATO sınıflandırması "Kızıl Kartal" a göre) üzerindeki çalışmalar yoğunlaştırıldı. VTOL planör, imzayı azaltmak için teknolojiler kullanılarak yapılmalı, menzil yaklaşık 2 kilometre olacak ve J-000'e aktif fazlı anten dizisine (AFAR) sahip bir radar istasyonu (radar) kurulacak.
Çin, 60. yüzyılın 1994'larından beri bir VTOL uçağı geliştirmeye çalışıyor ve bunun için İngiltere'deki bir koleksiyoncudan hizmet dışı bırakılmış bir Harrier bile satın alındı. 141 yılında, Rus VTOL Yak-2025'in aynı amaçlarla satın alındığı iddia edildi. Çin VTOL uçağının XNUMX yılına kadar ortaya çıkabileceği varsayılıyor.
Onlar için VTOL uçakları ve turbojet motorlarının yaratılması açısından, Rusya, SSCB'den diğer ülkelerin sadece kıskanabileceği bir birikim aldı. Çok zaman geçmesine rağmen, bu rezerv kullanılabilir ve kullanılmalıdır.
SSCB, VTOL uçaklarının seri örneklerini oluşturabilen iki ülkeden biriydi ve SSCB'de Yak-141 yaratıldı - zamanının on yıllar ötesinde bir makine.
Uçuş özelliklerinin çoğunun bağlı olduğu uçağın kalbi, turbojet motorudur. Mantıksal zinciri izlemek zor değil - turbojet motorunun spesifik ve maksimum gücü arttıkça, VTOL uçak parametreleri giderek "klasik" uçakların parametrelerine yaklaşıyordu.
Ve bir Rus VTOL uçağı yaratmak için öncelikle buna uygun bir motor yaratmanız gerekecek.
VTOL uçakları için motor
İki yol var.
Birincisi, gelecek vaat eden 30 turbojet motoruna dayanan gelecek vaat eden bir VTOL uçağı için bir uçak motoru oluşturmaktır - Su-57 için uzun gecikmelerle üzerinde çalışılan ikinci aşama motor. Bunun ne kadar gerçekçi olduğunu söylemek zor, çünkü ürün 30 turbojet motorunun özellikleri sınıflandırıldığı için, bu motorun kontrollü bir itme ile geleneksel bir nozuldan önemli ölçüde farklı olan bir döner nozul ile donatılıp donatılamayacağı hakkında hiçbir bilgi yok. vektör (VVT).
VTOL uçağını kaldırma motorlarıyla donatmak bir seçenek değildir - bu geçen yüzyılın teknolojisidir, yani Ürün 30'dan fana PTO sağlamak gerekir. Ve bunun prensipte bu turbojet motorda mümkün olup olmadığı bilinmiyor.
Dikey kalkış ve iniş için bir turbojet motorunun kullanılması, sıcak bir jet akımı tarafından pistlerin (pistlerin) tahrip edilmesi nedeniyle VTOL uçaklarının çalışması sırasında problemler yaratır.
Bununla birlikte, başka bir olasılık daha var - bir zamanlar Yak-141 uçağının motoru olağanüstü özellikler gösterdi ve temelde makalede açıklanan gelecek vaat eden turbojet motorlarının geliştirilmesi devam ediyor. Sovyet mirası: Ürün 79'u temel alan beşinci nesil turbojet motoru.
Potansiyel olarak, gelecek vaat eden Rus VTOL uçağının kalbi, Soyuz AMNTK tarafından geliştirilen R579-300 turbojet motoru olabilir.
AMNTK "Soyuz" tarafından geliştirilen TRD R579-300
TRD R579-300
Neden turbojet motor R579-300?
Üreticiye göre, bu uçak motoru güvenle beşinci nesil uçak motorlarına atfedilebilir ve yüksek performans, geliştirilmesi karmaşık teknolojik operasyonlar ve malzemelerin kullanılmasıyla değil, etkili tasarım çözümlerinin kullanılmasıyla elde edilir. sektörümüz gelecek vadeden turbojet motorların geliştirilmesinde ve seri üretiminde gecikmelere neden olabilir.
Geliştiricinin web sitesi, 579-300 bin kgf'ye kadar maksimum art yakıcı itme gücüne sahip VTOL uçakları için seçenekler de dahil olmak üzere çeşitli versiyonlarda R21-23 turbojet motorunun özelliklerine sahip bir tablo içerir.
Çeşitli uçaklar için turbojet motor R579-300'ün uygulanması için seçenekler
Turbojet R579-300, onu gelecek vaat eden bir Rus VTOL uçağı için son derece umut verici bir çözüm haline getiren iki özelliğe sahiptir.
Birincisi, turbojet şaftına 40 MW'tan fazla bir yük bağlama yeteneğidir.
İkincisi, uyarlanabilir bir baypas oranı ve ayarlanabilir bir sıkıştırma oranıdır.
Yükü turbojet motor miline bağlayabilme özelliği, F-35B'de uygulandığına benzer şekilde, üzerine bir kaldırma fanı yerleştirmenize olanak tanır. Kaldırma fanı, yalnızca ağır ve yakıt yoğun yardımcı kaldırma motorlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda pist üzerindeki termal yükü de azaltır.
Ek olarak, yüksek olasılıkla, XNUMX. yüzyılda savaş uçaklarının savaş istikrarının temeli, aşağıdakiler de dahil olmak üzere umut verici havadan kendini savunma sistemleri olacaktır. havadan kendini savunma için lazer sistemleri ve elektronik savaş araçları (EW). AFAR radarının gücünü artırmak, aynı zamanda gemide güçlü bir elektrik kaynağı gerektirir. Bu, turbojet motor şaftındaki bir elektrik jeneratörü olabilir.
Almanya'da geliştirilen, kilogram başına 1 kilovat güç yoğunluğuna sahip 20 megavat kapasiteli süper iletken senkron uçak motorunun bir prototipi - bu teknoloji temelinde, senkronize elektrik makinelerinin tersine çevrilebilirliği göz önüne alındığında, minimum boyutlara sahip kompakt elektrik jeneratörleri ve yüksek verim oluşturulabilir. Fotoğraf: Demaco.nl
Daha az değil, büyük bir maksimum baypas oranı ve buna bağlı olarak içinden geçen büyük hava hacimleri nedeniyle soğuk bir jet akımı oluşturmanıza izin veren ayarlanabilir bir baypas oranı ile büyük fırsatlar verilecektir. Bu durumda, "soğuk" jet akımının hızı "sıcak" jetin hızı ile orantılı olacaktır.
AMNTK Soyuz geliştiricilerine göre, R579-300 turbojet motoruna dayalı gelecek vaat eden bir Rus VTOL uçağında, ana nozulu döndürmeden, bir kaldırma fanı kullanarak ve harici devreden havayı tahliye ederek dikey kalkış gerçekleştirilebilir. orta / kıç gövde ve kanat uçlarındaki küçük aşağı doğru nozullardan fırlatılacaktır (ikincisi VTOL uçağını stabilize etmek için kullanılmalıdır). Bu durumda, aşağı doğru yönlendirilen jet akımının sıcaklığı yaklaşık 150-200 santigrat derece olacaktır; bu, gelecek vaat eden VTOL uçaklarının dikey kalkışı (veya kısa bir kalkışla kalkış) sırasında pist malzemelerinin imhası sorununu tamamen çözecektir.
Potansiyel olarak, bir kaldırma fanı bile kullanılmadığında bir seçenek düşünülebilir ve dikey kalkış ve iniş, yalnızca "soğuk" devreden VTOL'nin birkaç noktasında bulunan nozullara havanın çıkarılması nedeniyle gerçekleştirilecektir. gövde.
Ancak, VTOL uçaklarının hem gemilerde hem de karada çalışmasını önemli ölçüde karmaşıklaştıran jet akımının yüksek sıcaklığıdır.
Daha önce oluşturulan VTOL uçağı, pisti ciddi şekilde tahrip etti, modern VTOL uçağı F-35B'de böyle bir sorun var - turbojet motor döner nozulundan kırmızı-sıcak alev fotoğraf görüntüsünde açıkça görülüyor
"Soğuk" dikey kalkış ve iniş imkanı sağlamanın yanı sıra, gelecek vaat eden lazer öz savunma sistemlerine, elektronik harp ekipmanlarına ve AFAR'lı radar sistemlerine enerji sağlamanın yanı sıra, bir kaldırma fanı ve uyarlanabilir bir baypas oranı, onu yapacaktır. Gelecek vaat eden bir VTOL uçağında birkaç avantaj daha gerçekleştirmek mümkün.
Ek avantajlar
Turbojet motorun ikinci devresinden alınan büyük miktarda soğuk hava sadece dikey kalkış ve iniş aşamasında kullanılamaz. Tüm irtifa ve uçuş hızlarında bir uçağın aerodinamiğini ve kontrol edilebilirliğini iyileştirmenin umut verici ve etkili yollarından biri sınır tabakası kontrolüdür.
Sınır tabakası kontrolü, sınır tabakasının enerjisini artırarak geniş hücum açılarında kanat etrafında kesintisiz akışın sağlanmasından ibarettir. Sınır tabakası üzerindeki etki, aerodinamik yüzey üzerindeki akışın zayıflaması veya durmasını önlemek için gereklidir. SSCB'de, MiG-21 savaşçıları tarafından kalkış ve iniş sırasında kanadın kaldırılmasını artırmak için sınır tabakasının üflenmesi kullanıldı - kanatların ön kenarındaki bir yarıktan yüksek basınçlı hava sağlandı.
MiG-21PF / PFS / SPS (sınır katmanı üfleme), asfaltsız hava alanlarından operasyon için geliştirilmiştir. Bu amaçla, avcı uçağı bir kompresörden hava tahliyesi olan R-11-F2S-300 motorları ve kanatlardan sınır tabakasını üflemek için bir sistemle donatıldı, bu da çalışma uzunluğunu ortalamaya düşürmeyi mümkün kıldı. 480 m ve 240 km / s iniş hızı!
R579-300 turbojet motorlu gelecek vaat eden VTOL uçaklarında, sınır tabakası kontrolü yalnızca kontrollerin verimliliğini artırmakla kalmayacak, aynı zamanda örneğin, gövdenin aerodinamik verimliliğinin bir arıza olarak ortaya çıkabilecek dezavantajlarını da telafi edecektir. Radar imzasını azaltmak için optimizasyonunun sonucu.
Turbojet motorunun güçlü bir soğuk hava akışı oluşturma yeteneği, VTOL uçağının gaz dinamik kontrolünü uygulamak için kullanılabilir, bu da aerodinamik kontrollerin boyutunda bir azalmaya veya hatta bazılarının terk edilmesine yol açabilir ve , sonuç olarak, bir savaş uçağının radar imzasında bir azalmaya.
"Harrier" VTOL uçağında bile gaz dinamik kontrolü kullanıldı, ancak o zamanın turbojet motorunun gücü onu gerçekten etkili hale getirmeye izin vermedi.
Ve son olarak, turbojet motor nozülünü ve diğer yapısal elemanları soğutmak için soğuk hava kullanılabilir, bu da gelecek vaat eden bir VTOL uçağının kızılötesi sensörler tarafından algılama aralığını azaltacak ve kızılötesi güdümlü füzeler (IR) ile füzeler tarafından vurulma olasılığını azaltacaktır. arayan).
Prensip olarak, tüm bunlar, büyük bir baypas oranına sahip bir motora sahip olmaları durumunda yatay kalkış ve iniş yapan uçaklara uygulanabilir, ancak VTOL uçaklarının genellikle sadece bir dezavantaj olarak kabul edilen başka bir avantajı vardır - kaldırma fanı.
Kaldırma fanı
Tek başına, bir asansör fanının kullanılması, en azından daha düşük yakıt tüketimi ve pisti aynı şekilde tahrip etmeyen asansör fanının yarattığı soğuk hava akışı nedeniyle, ayrı jet motorlarının kullanılmasından daha verimlidir. aşağıya doğru yönlendirilmiş bir jet motorunun akkor jeti yapar.
Ek olarak, kaldırma fanının uygulanması, turbojet motor şaftından yüksek güç alma teknolojisinin geliştirilmesini gerektirecektir. Bu teknolojinin bir yan etkisi, turbojet motor şaftına, kaldırma fanının kendisine ek olarak, ayrıca yerleşik lazer savunma sistemlerine, elektronik savaş ekipmanına güç sağlamak için hayati önem taşıyan bir elektrik enerjisi jeneratörü yerleştirme olasılığı olacaktır. ve yukarıda belirtildiği gibi AFAR'lı radar.
VTOL uçağında güçlü elektrik ve hava kaynağı kaynaklarının bulunması, güvenilir olmayan ve tehlikeli hidrolik tahrikleri elektrikli ve pnömatik tahrikler lehine tamamen terk edecektir.
Yakıtla birlikte hava, turbojet motorun tüm özelliklerini gerçekleştirmesini sağlayan en önemli bileşendir. Uçağa monte edilen turbojet motoruna sağlanan hava miktarının yetersiz kaldığı durumlar vardır. Bu sorun, uçak yüksek irtifa havalimanlarında, yüksek uçuş irtifalarında veya yoğun manevralar sırasında çalıştırıldığında ortaya çıkabilir.
Bu durumda, gelecek vaat eden bir VTOL uçağı, üst kanatlar açık ve alt kanatlar kapalıyken motora ilave hava hacimleri pompalamak için bir kaldırma fanı kullanabilir. Bu durumda özel kanallardan geçen hava akımı turbojet motora girerek maksimum güçte çalışmasını sağlar.
Örneğin, yüksek irtifa havaalanında bir yerde, tam bir savaş yüküne sahip "klasik" bir savaş uçağını çıkarmak için bir buçuk kilometre uzunluğunda bir pist gerekli olurken, bir VTOL uçağının sağlanması nedeniyle ek hava hacmine sahip bir turbojet motor, 300-500 metre uzunluğundaki bir pistten "yatay" bir kalkış gerçekleştirecek.
Bulgular
Turbojet motorunun spesifik ve maksimum, art yakıcı ve yanmayan gücünün büyümesi, "klasik" uçak ve VTOL uçakları arasındaki farkları büyük ölçüde ortadan kaldırır.
Gelecek vaat eden "klasik" savaş uçaklarının ve VTOL uçaklarının özelliklerinin %10-15 arasında farklılık göstereceği varsayılabilir. Örneğin, bir VTOL uçağı 1-2 ton daha az muharebe yüküne sahip olacaktır; bu, "klasik" bir uçağın 8 ton olması ve bir VTOL uçağının 6-7 ton olması durumunda tolere edilebilir, aynı şekilde, uçağın yeterli yükü yoktur. süspansiyon noktaları, özellikle gövde içi olanlar, böylece silahları böyle bir kütleye asarlar. Veya "klasik" bir uçağın feribot menzili, bir VTOL uçağınınkinden 200-300 kilometre daha uzun olacaktır; bu, yaklaşık üç ila dört bin kilometre olduğunda kritik değildir.
Aynı zamanda, VTOL uçakları "klasik" savaş uçaklarında gerçekleştirilemeyecek avantajlara sahip olacaktır.
Altında uzay keşif varlıklarının devrimci gelişimi и uzun menzilli hassas silahlar, hipersonik dahil, ani bir düşman saldırısı durumunda savaş uçaklarının hayatta kalmasını sağlamak için, yalnızca savaş uçaklarının küçük kamufle edilmiş hava alanları üzerinde dağıtılması olasılığı sağlanabilir.
VTOL uçaklarının ve mobil hava limanlarının operasyonel konuşlandırılması için geliştirilmiş hizmetlerin kombinasyonu, düşmanın derin saldırılarına karşı en dirençli bir savaş uçağı filosunun oluşturulmasını mümkün kılacaktır.
Ve elbette, VTOL uçakları Rus donanmasında nişlerini bulacaklar. donanma (Donanma).
- Andrey Mitrofanov
- Amntksoyuz.ru, dergi.almaz-antey.ru
Abone olun ve en son haberler ve günün en önemli olaylarından haberdar olun.