Самолёт вертикального взлёта и посадки (СВВП; англ. VTOL, Vertical Take-Off and Landing) — самолёт, способный взлетать и садиться при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу двигателя, направленную вертикально.
Принципиальным отличием СВВП от различных винтокрылых машин является то, что в режиме горизонтального полёта на крейсерской скорости, как и у самолёта традиционной схемы, подъёмную силу создаёт неподвижное крыло.
FAA определяет СВВП как «летательный аппарат тяжелее воздуха, способный к вертикальному взлёту и посадке, полёту на малых скоростях, который на указанных режимах использует устройства для создания подъёмной силы, приводимые двигателем или непосредственно тягу двигателя: а в режиме горизонтального полёта для создания подъёмной силы использует неподвижное крыло или крылья». Существуют, однако, различные подходы к классификации СВВП и отнесения различных летательных аппаратов к этой группе.
Условно (исходя из принципа создания подъёмной силы на вертикальных режимах) существующие СВВП можно разделить на аппараты, использующие энергию газовой струи реактивного двигателя — реактивные (например McDonnell Douglas AV-8 Harrier II, Як-38) — и другие аппараты, использующие вертикальную тягу воздушных винтов различной конструкции и схемы их расположения — винтовые СВВП разной конструкции, конвертопланы (например Bell V-22 Osprey). Есть и более сложные схемы: например американский истребитель-бомбардировщик 5-го поколения F-35B снабжён специальным подъемным вентилятором, приводимым в движение реактивным двигателем, через систему редукторов.
По компоновочной схеме
По положению фюзеляжа при взлёте и посадке.
- Вертикальное положение (так называемый тейлситтер):
- с винтами (пример: Convair XFY Pogo, Lockheed XFV);
- реактивные:
- с прямым использованием тяги от маршевого реактивного двигателя (пример — X-13 Vertijet);
- с кольцевым крылом (колеоптер; пример — Snecma C-450);
- Горизонтальное положение:
- с винтами:
- с поворотным крылом и винтами (ХС-142) или с поворотными винтами на конце крыла (V-22 Osprey, Bell X-22) — конвертопланы;
- c воздушными винтами, независимыми от системы несущего винта(-ов) — винтокрылы;
- с отклонением струи от винтов;
- реактивные:
- с поворотными двигателями (Bell D-188);
- с отклонением струи газов маршевого реактивного двигателя (Hawker Siddeley Harrier);
- с подъёмными двигателями (Dassault Mirage IIIV);
- с винтами:
История создания и развития СВВП
Разработка самолётов ВВП началась впервые в 1909 годурусским инженером Борисом Григорьевичем Луцким. Идея была осуществлена в его первом самолёте. В 1950-х годах, когда был достигнут соответствующий технический уровень турбореактивного и турбовинтового двигателестроения, это вызвало повсеместную заинтересованность в самолётах этого типа как среди потенциальных военных пользователей, так и в конструкторских бюро. Значительным импульсом в пользу развития СВВП послужило и широкое распространение в ВВС различных стран скоростных реактивныхистребителей с высокими взлётными и посадочными скоростями. Такие боевые самолёты требовали длинных взлётно-посадочных полос с твёрдым покрытием: было очевидно, что в случае масштабных военных действий значительная часть этих аэродромов, особенно прифронтовых, будет быстро выведена из строя противником. Таким образом, военные заказчики были заинтересованы в самолётах, взлетающих и садящихся вертикально на любую небольшую площадку, то есть фактически независимых от аэродромов. В значительной мере благодаря такой заинтересованности представителей армии и флота ведущих мировых держав были созданы десятки опытных самолётов ВВП разных систем. Большинство конструкций было изготовлено в 1-2 экземплярах, которые, как правило, терпели аварии уже во время первых испытаний, и дальнейшие исследования над ними уже не проводились. Техническая комиссия НАТО, огласившая в июне 1961 года требования к истребителю-бомбардировщику вертикального взлёта и посадки, дала тем самым импульс развитию сверхзвуковых самолётов ВВП в западных странах. Предполагалось, что в 1960-х — 70-х годах странам НАТО потребуется около 5 тысяч таких самолётов, из которых первые войдут в эксплуатацию уже в 1967 году. Прогноз такого большого количества продукции вызвал появление нескольких проектов самолётов ВВП:
- P.1150 английской фирмы «Хоукер-Сиддли» и западногерманской «Фокке-Вульф»;
- Dornier Do 31 созданный в ФРГ предприятием Dornier;
- VJ-101западногерманского Южного Объединения «EWR-Зюд» («Бельков», «Хейнкель», «Мессершмитт»);
- D-24 нидерландской фирмы «Фоккер» и американской «Рипаблик»;
- G-95 итальянской фирмы «Фиат»;
- Мираж III V французской фирмы «Дассо»;
- F-104G в варианте ВВП американской фирмы «Локхид» совместно с английскими фирмами «Шорт» и «Роллс-Ройс».
После того как все проекты были утверждены, должен был состояться конкурс, в котором из всех предложенных должны были выбрать лучший проект для запуска в серийное производство, однако ещё до предоставления проектов на конкурс стало ясно, что он не состоится. Оказалось, что каждое государство имеет свою собственную, отличную от других концепцию будущего самолёта и не согласится на монополию одной фирмы или группы фирм. Например, английские военные поддержали не свои фирмы, а французский проект, ФРГ поддержала проект фирмы «Локхид» и так далее. Однако итоговой каплей стало сообщение Франции, заявившей, что независимо от результатов конкурса будет работать над своим проектом самолёта «Мираж» III V.
Политические, технические и тактические проблемы повлияли на изменение концепции комиссии НАТО, которая разрабатывала новые требования. Началось создание многоцелевых самолётов. В этой ситуации только два из представленных проектов вышли из стадии предварительного проектирования: самолёт «Мираж» III V, финансируемый французским правительством, и самолёт VJ-101C, финансируемый западногерманской промышленностью. Эти самолёты были изготовлены соответственно в 3 и 2 экземплярах и подверглись испытаниям (4 из них погибли в катастрофах) до 1966 и 1971 годов. В 1971 году по заказу командования авиации ВМС США начались работы над третьим сверхзвуковым самолётом ВВП в западных странах — американским XFV-12A.
В итоге, лишь созданный и производимый СВВП Си Харриер активно и успешно применялся, в том числе во время Фолклендской войны. Современной разработкой СВВП является американский F-35, истребитель поколения 4++. В вопросе разработки F-35 в качестве СВВП компания Локхид Мартин применила ряд технологических решений, реализованных в Як-141.
Программа СВВП в СССР и России
Первым советским самолётом вертикального взлёта и посадки стал Як-36. Разработка его велась в КБ Яковлева с 1960 года под руководством С. Г. Мордовина. В ходе испытаний сначала был построен и испытан летающий стенд «Турболёт», на котором отрабатывались вертикальные режимы полёта. Ведущими лётчиками-испытателями по программе Як-36 были Ю. А. Гарнаев и В. Г. Мухин. 24 марта 1966 года лётчик Мухин впервые выполнил полёт с вертикальным взлётом, переходом в горизонтальный полёт и вертикальной посадкой. В 1967 году во время демонстрационных полётов над подмосковным аэродромом «Домодедово» были показаны три сверхзвуковых самолёта КВП (короткого взлёта и посадки): конструкции А. И. Микояна (МиГ-23ПД), П. О. Сухого (Т-58ВД и Т-6-1) и один СВВП конструкции А. С. Яковлева — Як-36. Дальнейшим его развитием стал самолёт Як-38, за которым последовали Як-141 и проект его модификации Як-43. В 1990-е годы разрабатывался проект самолёта Як-201.
В 2022 году стало известно о том, что в России компанией «Эколибри» разрабатывается электрический самолёт вертикального взлёта и посадки. Сообщается, что вместимость перспективного самолёта составит до 5 человек[1].
Преимущества и недостатки СВВП
История развития самолётов ВВП показывает, что до настоящего времени[какого?] 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 бо́льшими, 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.
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-х 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 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 .
См. также
- Самолёт укороченного взлёта и посадки
- Классификация самолётов по конструктивным признакам и силовой установке
- Q-Starling
Примечания
- ↑В России создадут самолет вертикального взлета и посадки. РБК. Дата обращения: 10 декабря 2022. Архивировано 9 декабря 2022 года.
Литература
- Э. Цихош «Сверхзвуковые самолёты» пр. «Самолёты вертикального взлёта и посадки». Москва, 1983
