Lodrette (korte) start- og landingsfly

Lodrette start- og landingsfly, der flyver i cruising (vandret) flyvetilstande som konventionelle fly, er i stand til at svæve i luften, ligesom helikoptere, og også lette og lande lodret. For at sikre VTOL-tilstande (vertical takeoff and landing) på et sådant fly er det nødvendigt at have et specielt kraftværk, der sikrer oprettelsen af ​​en løftekraft, der overstiger flyets vægt.
Det lodrette opsendelsestryk-til-vægt-forhold (forholdet mellem løft genereret af motorerne og vægten af ​​flyet) for moderne VTOL-fly er i intervallet 1,05-1,45.
Afhængigt af hvordan løftekraften skabes i VTOL-tilstandene og trækkraften i march- (cruising)-tilstandene, kan der foretages en klassificering af VTOL-fly (fig. 7.69).
Enkelt kraftværk (SU) indeholder en eller flere løfte fremdriftsmotorer , som i BNP-tilstande skaber lodret fremdrift, og i normale tilstande - fremdriftskraft. Drivkraften genereres enten af ​​en propel eller af en stråle af gasser fra en jetmotor. Ændring af retningen af ​​trykvektoren på lift-fremdrivningsmotorer kan strukturelt sikres enten ved at dreje hele motoren i den ønskede retning, for eksempel i forhold til vingen eller sammen med den fløj, de er fastgjort på, eller ved at ændre retningen af jetmotorens jetfly (og trykvektor).

Skematisk diagram af en af ​​de mulige enheder, der giver en ændring i retningen af ​​trykvektoren P med skydevisir 1 , illustreret i fig. 7,70.

Sammensatte SU omfatter to grupper af motorer: en af ​​dem er til at skabe vertikal fremdrift i BNP-tilstande ( løftemotorer ), den anden - for at skabe krydstogt ( fremdrivningsmotorer ).
Kombineret SU består også af to grupper af motorer: løft og acceleration Og løfte og vedligeholde , som (i større eller mindre udstrækning) deltager i skabelsen af ​​både vertikal og fremdriftskraft.

Valget af typen af ​​kraftværk påvirker i høj grad evnen til at løse specifikke problemer, der opstår ved design af et VTOL-fly, og bestemmer faktisk dets koncept, aerodynamiske og strukturelle effektkonfiguration.
Motorer 1 (Fig. 7.71) skabe en løftekraft ( P=G/2 ), afbalancerer tyngdekraften G fly. I driftstilstande tæt på skærmen 2 (baneoverflade) motorjetfly 3 skabe komplekse strømme omkring flyet forårsaget af samspillet mellem gasstråler, der reflekteres fra skærmen 4 med luftstrømme 5 , strømmer ind i motorens luftindtag. Formen og intensiteten af ​​disse strømme er

svævemåder i nærheden af ​​skærmen, vekselvirkningen mellem disse strømme og den frie strøm i tilstandene BNP og overgangsordninger (fra lodret til vandret bevægelse) afhænger af motorernes effekt, antal og placering (dvs. på layoutet af VTOL), hvilket væsentligt påvirker VTOL'ens aerodynamiske og drejningsmomentegenskaber, dvs. bestemmer dens layout.
Eksponering for gasstråler fra motorer forårsager flyvepladsens overfladeerosion , hvis grad afhænger af typen af ​​motorer, der skaber løftekraften og af deres placering. Partikler fra flyvepladsens overflade, udvasket af gasstråler, sammen med opadgående højtemperaturstrømme, påvirker VTOL-strukturen og reducerer deres pålidelighed, levetid og trækkraft, når de kommer ind i motorernes luftindtag. For at reducere påvirkningen af ​​jetfly på flyvepladsens overflade og på flyet, bruges VTOL-driftsteknikken ofte. kort start- og landingstilstand (UVP), når start- og løbedistancerne kun er nogle få tiere meter. Dette gør det også muligt at øge vægteffektiviteten af ​​VTOL-flyene på grund af et markant lavere brændstofforbrug under start- og landingstilstande.
Et af de vigtigste problemer, der opstår i udviklingen af ​​VTOL-fly er at sikre deres balancering, stabilitet og kontrollerbarhed i VTOL-tilstande og overgangstilstande, når translationshastigheden er nul eller ikke er stor nok til effektiv drift af aerodynamiske overflader, der skaber balancering og kontrollere kræfter og momenter.
Balancering, stabilitet og kontrollerbarhed af VTOL-fly i disse tilstande er også sikret mismatch (modulation) motortryk, dvs. ved at øge eller mindske fremdriften af ​​en motor sammenlignet med en anden, eller ved jet rorsystemer, eller en kombination af disse metoder.

Mismatch ΔP fremdrift (fig. 7.72) af hovedmotorer 3 fører til et gabe-øjeblik ΔM y, uoverensstemmelse ΔP 1 første gruppe af løftemotorer 1 fører til et rullemoment ΔM x. Uoverensstemmelse mellem tryk ΔP 1 Og ΔP 2 første og anden gruppe af løftemotorer 2 fører til et pitching-moment ΔM z .
Jet kontrolsystem VTOL (fig. 7.73) omfatter flere jetdyser placeret i størst mulig afstand fra flyets massecentrum ( 1, 5, 6 ), hvortil ved hjælp af rørledninger 4 trykluft tilføres fra løftemotorens kompressor 3 . Dyse design 1 giver dig mulighed for at regulere luftstrømmen og dermed træk. Dyse design 5 Og 6 giver dig mulighed for at ændre ikke kun størrelsen, men også retningen af ​​trykkraften til det modsatte (vend dysekraften om).
Når den er afbalanceret i tonehøjde (i forhold til aksen Z ) flyvemaskine (summen af ​​dysetrykmomenter 1 , at løfte 2 og løftende fremdrivningsmotor 3 i forhold til massecentret er nul) stigning i dysens trykkraft 1 vil forårsage et pitching-moment, vil et fald forårsage et dykkermoment.

Vist i fig. 7,73 retning af stråler fra dyser 5 Og 6 får flyet til at rulle ind på venstre vinge og dreje til venstre.

Piloten styrer driftstilstanden for motorer og jetror for at ændre de kræfter og momenter, der virker på flyet i GDP-tilstandene og transienttilstandene ved hjælp af de samme kontrolhåndtag som på et konventionelt fly, dvs. samtidig med skabelsen af ​​kontroljetkræfter, de aerodynamiske rat afbøjes også tilsvarende overflader (elevator, ailerons og ror), som dog ikke skaber kontrolkræfter ved lave (før-evolutionære) fremadgående hastigheder af flyet. Efterhånden som fremadgående hastighed øges, øges også kræfterne på styrefladerne, og de bliver ved hjælp af automatisering gradvist afbrudt fra driften af ​​jetstyringssystemet.

Det skal her bemærkes, at ved lave (præ-evolutionære) hastigheder har et VTOL-fly ikke sin egen stabilitet, da de aerodynamiske kræfter, der er i stand til at returnere det til sin oprindelige position under tilfældige ydre påvirkninger, er små. Derfor er stabiliteten af ​​VTOL-flyet i disse tilstande (stabilisering af det og opretholdelse af balanceringstilstanden) sikret af de automatiske midler, der er inkluderet i kontrolsystemet, som reagerer på flyets vinkelbevægelser under forstyrrelser uden pilotintervention ved hjælp af jetfly ror, returner flyet til dets oprindelige balancestilling.
Vi har her kun listet nogle af problemerne med at forme udseendet af et VTOL-fly, hvis løsning allerede på de tidlige stadier af design kræver interaktion mellem designere af forskellige specialiseringer.
Til dato er mere end 50 typer lodrette (korte) start- og landingsfly designet, bygget og testet rundt om i verden. De fleste af designerne til disse fly var baseret på militære krav.
Det første indenlandske kamp VTOL-fly blev skabt på Design Bureau opkaldt efter. SOM. Yakovlev (se afsnit 20.2).
Fordelene ved VTOL-fly, som vi nævnte i begyndelsen af ​​afsnit 7.4, vil uden tvivl føre til skabelsen af ​​VTOL-fly, der kan konkurrere med konventionelle fly til transport af passagerer og gods over korte og mellemlange afstande.

Hydroaviation

Arbejdet med at skabe fly, der er i stand til at lette fra og lande på vandet, begyndte næsten samtidig med arbejdet med at skabe landbaserede fly.
28. marts 1910 første flyvning vandflyver (fra hydro...(græsk hydro- vand) og et fly) af hans eget design blev lavet af franskmanden A. Fabre.
Historisk set stod officerer fra den russiske flåde ved oprindelsen af ​​indenlandsk aeronautik og luftfart. De var de første i verden til at udvikle flådeflyvningstaktik, udførte et luftbombardement af et fjendtligt skib, skabte et hangarskibsprojekt og var de første til at flyve i Arktis.

De geografiske og strategiske træk ved datidens teatre for militære operationer, de lange maritime grænser ved Østersøen og Sortehavet, manglen på specielt udstyrede flyvepladser til drift af landfly og samtidig overfloden af ​​store floder, søer , og frie havrum bestemte behovet for at skabe flådeflyproduktion i vores land.
Udviklingen af ​​hydroaviation begyndte med installationen af ​​landfly på flåd. Først flydefly (Fig. 7.74) havde to hovedflydere 1 og yderligere 2 (hjælpe) flyde i halen eller stævnen.
Afhængig af hvordan flyet er baseret og opereres fra overfladen vandområder (fra lat. aqua- vand) - hydrodromer , er det muligt at klassificere vandflyvere (fig. 7.75).
Flydende kredsløb bruges i dag til lette fly, selvom det firemotorede tunge fly "Ilya Muromets" allerede i 1914 foretog sin første flyvning (se fig. 19.1), placeret på flåd langs med tre-flyder kredsløb med en haleflåd, i 1929, under en flyvning på ruten Moskva - New York af Land of Soviets fly (se Fig. 19.7) 7950 km - fra Khabarovsk til Seattle fløj flyet over vand, og på denne sektion landede landingen gear blev erstattet af en flyder to-flyder kredsløb .

Stigningen i størrelsen og massen af ​​vandflyvere og som følge heraf stigningen i størrelsen af ​​flåderne gjorde det muligt at rumme besætning og udstyr i dem, hvilket førte til skabelsen af ​​vandflyvere af typen "flyvebåd" enkeltbåd ordninger og tobådsordning - katamaran (fra tamil kattumaram, bogstaveligt talt - bundne logfiler).
Integreret kredsløb mest velegnet til tunge, oceangående vandfly til flere formål. En delvist nedsænket vinge gør det muligt at reducere bådens størrelse og øge vandflyets aerohydrodynamiske perfektion.
amfibiefly (fra græsk amfibier- at føre en dobbelt livsstil) er tilpasset til at lette fra land og vand og lande på dem.
Tekniske løsninger, der sikrer basering og drift af et fly fra vandoverfladen, bestemmer således faktisk udseendet (aerodynamisk design) af et vandfly.
Kompleksiteten og antallet af problemer, som designere skal løse, når de laver et vandfly, øges markant, da ud over de høje aerodynamiske og start- og landingsegenskaber for et konventionelt fly også skal sikres den sødygtighed, der er specificeret i specifikationerne.
Et vandflys sødygtighed kan vurderes ved hjælp af metoderne fra den videnskabelige disciplin "Væskemekanik", som studerer væskers bevægelse og ligevægt, samt samspillet mellem væsker og faste stoffer, helt eller delvist nedsænket i en væske.
Sødygtighed (sødygtighed) et vandfly er kendetegnet ved muligheden for dets drift i vandområder med visse hydrometeorologiske forhold - vindhastighed og retning, retning, bevægelseshastighed, form, højde og længde af vandbølger.
Et vandflys sødygtighed vurderes ud fra den maksimale søtilstand, hvor sikker drift er mulig.
Ligesom den internationale standardatmosfære (ISA) bruges til at evaluere et flys flyveegenskaber (se afsnit 3.2.2), er en vis skala ( matematisk model), der etablerer en sammenhæng mellem den verbale beskrivelse af spænding, bølgehøjde og score (fra 0 til IX) - grad af spænding .
I henhold til denne skala vurderes fx svage bølger (bølgehøjde op til 0,25 m) som I, signifikante bølger (bølgehøjde 0,75-1,25 m) vurderes til III, stærke bølger (bølgehøjde 2,0- 3,5 m) er klassificeret V, exceptionelle bølger (bølgehøjde 11 m) er klassificeret IX.
Sødygtighed ( sødygtighed) vandflyver omfatter sådanne vandflyveegenskaber som opdrift , stabilitet , kontrollerbarhed , usynkelighed og så videre.
Disse kvaliteter er bestemt af formen og størrelsen af ​​undervandet forskydningsdel (båd eller flyder) af en vandflyver, fordelingen af ​​vandflyvemasser i længden og højden.
I fremtiden, når vi overvejer et vandflys sødygtighed, hvis de uden særlige forbehold ligeligt kan tilskrives en båd og en flyder, vil vi bruge udtrykket "båd". Opdrift- et vandflys evne til at flyde i en given position i forhold til vandoverfladen.
En vandflyver, som ethvert andet flydende legeme, såsom et skib, holdes flydende af arkimedeansk styrke

P = Wρ ind g = G,

Vandflyverens tyngdekraft G påført ved flyets massecentrum (c.m.), opretholdelse af kraft (Arkimedisk kraft, kraften af ​​den fortrængte væske, der virker på vandflyvebåden) R påføres i centrum af massen af ​​vand, der fortrænges af båden, eller, i flådeterminologi (som er meget brugt af vandflyvedesignere), i centrum af størrelse (c.v.).

Naturligvis, for at sikre balancen af ​​flyet flydende (fig. 7.76) kræfter G Og P skal ligge på den lige linje, der forbinder midten. og c.v., i vandflyets lodrette langsgående symmetriplan - bådens midterplan (DP). Det er også indlysende, at bådens hovedplan (OP) er et vandret plan, der går gennem det nederste punkt af bådens overflade vinkelret på midterplanet, og følgelig bådens nedre vandrette vandrette plan (LSG), vandret horisontal plan af flyet (GHS) og dækket 1 - bådens øvre overflade er generelt ikke parallel med vandoverfladens plan og vandoverfladens kontaktlinje med vandflyvebådens skrog W O L O.

Den rolige vandoverflades kontaktlinje med skroget på en vandflyvebåd W O L O ved fuld startvægt og slukkede motorer - belastning vandlinje (fra hollandsk vand- vand og linje- linje). Lastvandslinjen (GWL) ved svømning i ferskvand falder ikke sammen med GWL ved svømning i havvand, da tætheden af ​​fersk flod- eller søvand ρ ind=1000 kg/m 3, densitet havvand ρ ind= 1025 kg/m3.
Henholdsvis, udkastT (afstanden fra GVL til selve bunden af ​​båden, der karakteriserer bådens nedsænkning under vandspejlet) med samme startvægt af vandflyveren i ferskvand vil være større end i havvand.
Værdierne for stævn- og hækdybgang bestemmes af landing vandflyvebåde i forhold til vandoverfladen - trimme både (fra lat. differens (differentis)- forskel) - dens hældning i længdeplanet, som måles ved trimningsvinklen φ 0 eller forskellen mellem stævnens og stævnens dybgang. Hvis forskellen er nul, siges båden at "sidder på jævn køl"; hvis stævndybgangen er større end stævndybgangen, "sidder båden med trim til stævnen" (som vist i fig. 7.76), hvis den er mindre, "sidder båden med trim til stævnen".
Stabilitet (analogt med udtrykket "stabilitet" i marin terminologi) under sejlads - et vandflys evne, afbøjet fra en ligevægtsposition af eksterne forstyrrende kræfter, til at vende tilbage til sin oprindelige position efter ophør af de forstyrrende kræfter.
Når du svømmer en krop delvist eller fuldstændig (helt) nedsænket i vand, er der naturligvis ingen andre kræfter til at bringe den tilbage til ligevægtspositionen undtagen tyngdekraften G og lige stor støtte R . Følgelig vil kun den relative position af disse kræfter bestemme stabiliteten eller ustabiliteten af ​​et flydende legeme, som illustreret i fig. 7,77.

Hvis legemets massecenter er placeret under størrelsescentret (fig. 7.77,a), opstår der ved afvigelse fra ligevægtspositionen et stabiliserende moment ΔМ = Gl , der returnerer kroppen til sin oprindelige position stabil ligevægt.
Hvis legemets massecenter er placeret over størrelsescentret (fig. 7.77, c), opstår der ved afvigelse fra ligevægtspositionen et destabiliserende moment ΔМ = Gl , og kroppen kan ikke vende tilbage til sin oprindelige position på egen hånd ustabil ligevægt .
Hvis placeringen af ​​kroppens massecenter falder sammen med placeringen af ​​størrelsescentret (fig. 7.77, b), kroppen er i ligegyldig ligevægt.
Det skal bemærkes, at placeringen af ​​midten af ​​mængden afhænger væsentligt af formen af ​​den nedsænkede del af kroppen og vinklen på dens afvigelse fra den indledende ligevægtsposition.
Vandflyver stabilitet (samt karrets stabilitet) bestemmes sædvanligvis af den relative position af massecentret og metacenter - krumningscentrum for linjen, langs hvilken forskydningslegemets størrelsescentrum forskydes, når det bringes ud af balance.
Metacenter - fra græsk. meta- mellem, efter, gennem - komponent komplekse ord, der betyder mellemhed, at følge noget, overgang til noget andet, tilstandsændring, transformation og lat. - centrum omdrejningspunkt, centrum.
Der skelnes mellem tvær- og langsgående stabilitet af en vandflyver (når flyet er vippet i henholdsvis tvær- og længdeplanet).
Sidestabilitet. Lad os overveje tilfældet med tværgående hældning - afvigelsen af ​​bådens midterplan (DP) fra lodret, for eksempel under påvirkning af et vindstød.
Vandflyveren (fig. 7.78, a) flyder i en tilstand af ligevægt, tyngdekraften G og bevare magten R lige, ligge i diametralplanet, størrelse EN bestemmer højden af ​​massecentret over størrelsespunktet.

Fra sidekomponenten af ​​et vindstød V V(Fig. 7.78, b) vil der opstå et krængningsmoment M kr ind afhængigt af hastighedstrykket, arealet og spændvidden af ​​vindkonsollen (vendt mod den retning, hvorfra vinden blæser) og området for vandflyverens laterale projektion. Under påvirkning af dette øjeblik vil flyet vippe i en vis lille (vi vil antage - uendelig lille) vinkel γ og bådens nye position vil bestemme den nye lastvandlinje W 1 L 1, hvis plan er skråtstillet γ fra den originale vandlinje W O L O.
Formen af ​​bådens undervands- (forskydnings-) del vil ændre sig: volumen begrænset i hvert tværsnit af båden af ​​en figur 1 , vil komme ud fra under vandet, og et lige volumen begrænset i hvert tværsnit af båden af ​​figuren 2 , vil gå under vand. Således vil størrelsen af ​​støttekraften ikke ændre sig (P = Wρ ind g = G) MED O Nemlig MED 1 . Prik M O skæringspunktet mellem to tilstødende virkningslinjer af arkimedeanske kræfter i en uendelig lille vinkel γ mellem dem er indledende metacenter .
Metacentrisk radius ρ 0 bestemmer den indledende krumning af forskydningslinjen af ​​midten af ​​bådens størrelse under en rulning.
Et mål for et vandflys laterale stabilitet er værdien metacentrisk højde h o = ρ o - a:
- Hvis h O> 0 - båden er stabil;
- Hvis h O= 0 - indifferent ligevægt;
- Hvis h O < 0 - лодка неостойчива.
I det betragtede eksempel h O< 0. Нетрудно видеть, что перпендикулярные к поверхности воды и равные силы R Og G vil blive parret med skulderen l , og dette pars øjeblik M cr G = Gl falder i retning med det forstyrrende øjeblik M kr ind og øger rullevinklen. Vandflyet vist i fig. 7,78, b, under påvirkning af eksterne forstyrrelser vender ikke tilbage til sin oprindelige position, dvs. har ikke lateral stabilitet.
For at sikre lateral stabilitet skal massecentret naturligvis være under metacentrets laveste position.
De fleste moderne vandfly er lavet i henhold til det klassiske aerodynamiske design med en skrog - en båd, som får den passende form til at lette fra vandet og lande på vandet, en højtmonteret vinge med motorer installeret på den eller på båden for maksimalt afstand fra vandoverfladen for at udelukke, når man bevæger sig på vand, at man oversvømmer vingen med vand og får den ind i motorerne og på propellerne på fly med et propeldrevet kraftværk, derfor er flyets massecenter i de fleste tilfælde højere end metacentret (som i fig. 7.78, b) og en enkeltbåds vandflyver er ustabil på tværs.
Problemer med sidestabilitet af en enkeltflydende eller enkeltbåds vandflyver kan løses ved at bruge undervingeflydere (fig. 7.79).

Undervinge flyder 1 installeret på en pylon 2 så tæt på enden af ​​vingen som muligt 3 .Støtte (støtte) undervingeflydere rører ikke vandet, når vandflyveren bevæger sig på fladt vand 4 og sikre en stabil position af vandflyveren med rullevinkler på 2-3°, når den er parkeret, bærende undervingeflydere delvist nedsænket i vand og give parkering uden krængning.
Flytningens forskydning er valgt på en sådan måde, at under påvirkning af vind ved en vis hastighed V V vandflyver på kanten af ​​en bølge 5 , svarende til den maksimale ruhed af vandområdet specificeret i designspecifikationerne, vippet i en bestemt vinkel γ . I dette tilfælde flyderens genopretningsmoment, bestemt af flyderens støttekraft R P og afstand b P fra flyderens midterplan til bådens midterplan, M n = R P b P, skal parere (balancere) krængningsmomenter M kr ind fra vinden og M cr G fra en ustabil båd.

Længdestabilitet er bestemt af de samme forhold som den tværgående. Hvis vandflyveren (fig. 7.80) under påvirkning af enhver ekstern forstyrrelse modtager en langsgående hældning fra den udgangsposition, der er bestemt af vandlinjen W O L O, for eksempel stigende med vinkel Δφ trim til stævnen, vil dette bestemme den nye lastvandlinje W 1 L 1.
Bådvolumen 1 vil komme ud under vandet, og et lige så stort volumen 2 vil gå under vand, mens værdien af ​​støttekraften ikke ændres (R = Wρ ind g = G) centret af mængden vil dog flytte sig fra sin oprindelige position Fra 0 Nemlig C 1. Prik M O * skæringspunktet mellem to tilstødende virkningslinjer af støttekræfter i en uendelig lille vinkel Δφ mellem dem vil bestemme positionen indledende langsgående metacenter .
Et mål for den langsgående stabilitet af en vandflyver - langsgående metacentrisk højde H o = R o - a.
Det er lettere at sikre langsgående stabilitet af en vandflyver end tværgående stabilitet i den forstand, at en båd, der er højt udviklet i længden, næsten altid har naturlig længdestabilitet ( H O > 0).
Bemærk, at dykkermomentet fra motorens fremstød, hvis handlingslinje normalt passerer over flyets massecenter, uddyber bådens stævn, reducerer den indledende trimvinkel, dvs. tvinger båden til at tage lidt trim på stævnen, som skal bestemme den nye last vandlinje , som kaldes "vedholdende" .
Hydrostatiske kræfter (understøttende kræfter), der sikrer bådens opdrift og stabilitet i hvile, manifesterer sig naturligvis i større eller mindre grad i færd med at bevæge sig gennem vandet.
En meget vigtig egenskab ved et vandfly, som bestemmer dets sødygtighed, er evnen til at overvinde vandmodstand og udvikle den nødvendige hastighed gennem vandet med minimalt strømforbrug.
Hydrodynamisk kraft Vandets modstand mod bådens bevægelse i sejltilstand bestemmes friktion af vand i grænselaget(friktionsmodstand) og fordeling af hydrodynamisk tryk af vandstrøm på båden (formmodstand forbundet med dannelsen af ​​hvirvelstrømme - det kaldes nogle gange hvirvelmodstand) og afhænger af bevægelseshastigheden (hastighedstryk ρ ind V 2/2 ), form og tilstand af bådens overflade.
Det er passende at minde om, at vandtætheden ρ ind omkring 800 gange mere tæt end luft ved havoverfladen!
Til denne modstand kommer bølgemodstand, som i modsætning til bølgemodstand forbundet med irreversible energitab i stødbølgen under flyvning ved superkritiske hastigheder (se afsnit 5.5), opstår, når et legeme bevæger sig nær væskens frie overflade (grænsefladen). mellem vand og luft).
Karakteristisk impedans - en del af den hydrodynamiske modstand, der karakteriserer energiforbruget til bølgedannelse.
Bølgemodstand i vand (tung væske) opstår, når et neddykket eller halvt neddykket legeme (flyder, båd) bevæger sig nær væskens frie overflade (dvs. grænsen mellem vand og luft). Et bevægeligt legeme udøver yderligere tryk på væskens frie overflade, som under påvirkning af sin egen tyngdekraft vil have en tendens til at vende tilbage til sin oprindelige position og gå i oscillerende (bølge-) bevægelse. Bådens stævn og agterstævn danner interagerende bølgesystemer, der har en væsentlig indflydelse på modstanden.
I svømmetilstand er resultanten af ​​de hydrodynamiske modstandskræfter næsten vandret.
Formen af ​​vandflyverens forskydningsdel (ligesom formen på fartøjet) skal sikre evnen til at bevæge sig gennem vandet med minimal modstand og som følge heraf med minimalt strømforbrug ( fartøjets hastighed , ifølge marin terminologi).
Ved design af vandflyvemaskiner (såvel som skibe) bruges resultaterne af tests ved at trække (“trække”) dynamisk lignende modeller i testbassiner til at vælge former og evaluere hydrodynamiske egenskaber ( hydrauliske kanaler ) eller i åbent vand.
Men i modsætning til et skib er komplekset af sødygtighedsegenskaber for et vandfly meget bredere, hvor den vigtigste er evnen til at foretage sikre starter og landinger på en ru overflade med en vis bølgehøjde, mens vandflyvernes hastighed på vandet er mange gange højere end havfartøjers hastighed.
På grund af den særlige form på bunden af ​​vandflyvebåden opstår der hydrodynamiske kræfter, der løfter stævnen og forårsager en betydelig samlet opstigning af båden.
Som følge heraf sker bevægelsen af ​​et vandfly, i modsætning til et skib, ved en variabel forskydning og trimvinkel af båden (faktisk vinklen af ​​vandstrømmen på bunden, svarende til vingens angrebsvinkel). Ved vandhastigheder tæt på starthastigheden er forskydningen praktisk talt nul - vandflyveren er i planingstilstand (fra fransk. glisser- rutsjebane) - glide på vandoverfladen. Feature høvletilstand ligger i det faktum, at resultanten af ​​vandets hydrodynamiske modstandskræfter har en så stor lodret komponent ( hydrodynamisk opretholdelse af kraft ), at båden for størstedelen af ​​dens forskydningsvolumen kommer ud af vandet og glider langs dens overflade. Derfor adskiller konturerne (omridset af den ydre overflade) af en vandflyvebåd (fig. 7.81) sig væsentligt fra konturerne af et skib.

Den største forskel er, at bunden (bunden af ​​båden, som er den vigtigste understøttende overflade når en vandflyver bevæger sig gennem vand) har en eller flere Redanov (Fransk) redan- afsats), hvoraf den første som regel er placeret nær vandflyverens massecenter, og den anden i den agterste del. Redans lige i plan (fig. 7.81, EN) skaber væsentlig mere modstand under flugten end spidse (pileformede, ogive) redans (fig. 7.81, b), hvis hydrodynamiske modstand og stænkdannelse er væsentligt mindre. Over tid faldt bredden af ​​det andet niveau gradvist, mellemrumsdel af bunden begyndte at konvergere på et tidspunkt (fig. 7.81, V) ved bådens agterstavn.

I processen med udviklingen af ​​hydroaviation ændrede formen af ​​bådens tværsnit sig også (fig. 7.82). Både med flad bund (fig. 7.82, EN) og med langsgående trin (fig. 7.82, b), svagt køl (dvs. med en let hældning af sektioner af bunden fra den centrale køllinje til siderne - Fig. 7.82, V) og med en konkav bund (fig. 7.82, G) efterhånden gav efter kølbåde med flad kølbund (fig. 7.82, d) eller med en mere kompleks (især buet) dødstigningsprofil (fig. 7.82, e).
Det skal her bemærkes, at vandflyvere ikke har støddæmpere (se afsnit 7.3), der kan absorbere og sprede energien fra stød ved landing på vandet. Da vand er en næsten usammentrykkelig væske, er kraften fra stødet på vandet sammenlignelig med kraften fra stødet på jorden. Hovedformål dødgang - udskift støddæmperen og

gradvis nedsænkning af kile-(køle-)overfladen i vand under landing for at mildne landingsslaget, samt vandets påvirkning på bunden af ​​båden, når man bevæger sig på en ru vandoverflade.
De karakteristiske konturer af en moderne vandflyvebåd er vist i fig. 7,83. Båden har en tværgående og langsgående deadrise på bunden.
Tværgående dødgang båd (eller vinklen dannet af kølen og chines) er valgt ud fra betingelserne for at sikre acceptable overbelastninger under start- og landingsforhold og sikre dynamisk retningsstabilitet.
Vinkel på tværgående deadrise af bådens stævn startende fra første trin β р n stiger gradvist mod bådens stævn (set forfra A-A- overlejrede sektioner langs bådens stævn) på en sådan måde, at der dannes en bølgebryder i bådens stævn, der "bryder op" den modkørende bølge og reducerer bølge- og sprøjtdannelse.
Kindben (skæringslinjen mellem bunden og siden af ​​båden) forhindrer vand i at klæbe til siderne. For at skabe acceptabel bølge- og stænkdannelse anvendes en bøjning næse kindben, dvs. profilering af bunden af ​​bådens stævn langs komplekse buede overflader.

Bunden af ​​den begravede del af båden (set bagfra) B-B- overlejrede sektioner langs bådens agterstavn) normalt fladkølede - vinkelværdi β r m konstant. De tværgående deadrise-vinkler ved trinnet er sædvanligvis i størrelsesordenen 15-30°.
Langsgående dødstigning både γ l = γ n + γ m bestemt af stævnens langsgående deadrise-vinkel y n og vinklen på langsgående deadrise af den indgravede del γ m.

Buens længde, form og langsgående deadrise ( γ n @ 0¸3°), der påvirker den langsgående stabilitet og vinklen for den indledende trimning, er valgt for at forhindre stævnen i at begrave og oversvømme dækket med vand ved høje hastigheder.
Længdegående deadrise af den nedgravede del ( γ m @ 6¸9°) er valgt således, at der sikres stabil planing, landing på land i den maksimalt tilladte angrebsvinkel og landing på vandet (for et amfibiefly) i henhold til eksisterende glider (Engelsk) glide, tændt. - glidende) - skrånende kystplatforme, der strækker sig ud i vandet, så padderne kan stige ned på vandet og gå i land.
Hvis den langsgående deadrise af inter-flådedelen er tilstrækkelig, kan løft under start fra vand ske "med en eksplosion" (øgning af angrebsvinklen) ved den maksimalt tilladte løftkoefficient.
At lette fra vandet under start kompliceres af det faktum, at ud over vandmodstandskræfterne til bådens bevægelse, diskuteret ovenfor, virker adhæsionskræfter (sugekræfter) mellem bådens bund og vandet, især i bagenden af ​​båden.
Redanens formål- ødelægge sugeeffekten af ​​vand (sugning) under take-off og derved reducere vandmodstanden, så båden kan "komme fast"

Multifunktionalitet og design perfektion kombineres i en unik luftfartsteknologi - et vertikalt start- og landingsfly. De bedste hjerner Rusland, England og USA har gennem mange års udvikling og deres videre modernisering skabt legendariske modeller i konkurrencen. En stigning i hastighed, flyvehøjde, nyttelast og kampegenskaber er forbundet med den konstante forbedring af en superkraftig jetmotor. Det er det, der har lavet flyvemaskiner lodret start hovedbasisenheden for verdensmagternes luftstyrker.

Første lodret

Den allerførste eksperimentelt skabte vertikale start- og landingsteknik var udviklingen af ​​Model 65 Air Test Vehicle i 1954. Den designede struktur bestod af tilgængelige enheder fra forskellige fly - skroget og den lodrette hale blev lånt fra flystellet, vingerne fra Cessna Model 140A-flyet og landingsstellet fra Bell Model 47-helikopteren. Indtil nu er moderne designere overraskede over hvordan kombinationen af ​​disse individuelle elementer kunne give et sådant resultat!

Bell var klar i slutningen af ​​1953. En måned senere fandt den første svæveflyvning sted, og seks måneder senere den første gratis flyvning. Men moderniseringen af ​​flyet stoppede ikke; i løbet af endnu et år bragte test og test i luften det til de krævede niveauer.

Reaktiv, men ikke særlig

Motorerne placeret på siderne af flykroppen blev roteret 90 grader nedad, hvilket skabte løft og skub til flyvning. Turboladeren leverede intensiv kraft direkte til selve luftdyserne i enderne af vingen og halen. Dette sikrede kontrol over hele flystrukturen i svævende tilstand og bibeholdt denne evne, selv når den bevægede sig ved lav hastighed.

Men snart, baseret på testresultaterne, opgav Bell-firmaet det videre arbejde med dette projekt. Det første lodrette startfly havde en sådan fremdrift, at det næppe oversteg sin egen startvægt, selvom det var for stort til vandret bevægelse.

Med sådanne egenskaber var det vanskeligt for piloten at holde hastigheden inden for acceptable værdier uden at overskride de maksimale hastighedsgrænser for horisontal flyvning. Derfor flyttede amerikanernes opmærksomhed mod andre udviklinger.

Den eneste Yak-141 i verden

I 1992 blev særligt inviterede akkrediterede journalister overrasket over førende vestlige flyselskabers interesse for denne teknologi. Eksperter bemærkede funktioner ved flyet, der gik ud over standardideer om et kampfly. Det blev tydeligt, at over mange års forskning, som blev udført sideløbende i flere lande, ville det sovjetiske fly fortjent modtage håndfladen.

Det var Yak-141, det eneste supersoniske lodrette startfly i verden på det tidspunkt. Den blev kendetegnet ved en bred vifte af kampmissioner, høj hastighed og unik manøvredygtighed, som den straks modtog verdensomspændende anerkendelse for.

Amerikanere og europæere begyndte deres udvikling i denne retning i 60'erne. På udstillingen i Farnborough i 1961 var det kun det engelske firma, der kunne præsentere et værdigt resultat. Det britiske luftvåbens fremtidige grundpille, Harrier lodret startjager, var ikke kun den mest interessante, men også den mest beskyttede udstilling.

Briterne lukkede ikke nogen ind, ikke engang deres allierede, amerikanerne. Den eneste, for hvem der blev gjort en undtagelse for særlige fortjenester og bidrag til sejren over Nazityskland, var den berømte designer af sovjetiske jagerfly, A. S. Yakovlev. Han blev ikke kun inviteret, men også introduceret til denne teknologis muligheder.

Vertikal race af verdensmagter

Udviklingen i USSR på det tidspunkt havde opnået visse succeser, men var stadig betydeligt ringere end briterne. Eksperimenter med den opfundne turboflyvning gav designerne værdifuld erfaring; det blev muligt at installere to turbojetmotorer på flyet. Deres dyser kunne rotere 90 grader.

Testeren V. Mukhin tog til himlen et fly kaldet Yak-36. Men det var endnu ikke et fuldgyldigt kampkøretøj. Ved demonstrationer blev der i stedet for raketter suspenderet særlige mock-ups. Flyet var trods alt endnu ikke klar til rigtige våben.

I 1967 fik Yakovlevs designteam til opgave af CPSUs centralkomité at skabe et let fly med lodret start. Den opdaterede model, kaldet Yak-38, forårsagede en skeptisk reaktion selv fra A. Tupolev. Men allerede i 1974 blev de første 4 fly klargjort.

Efter den klare overlegenhed på himmelen af ​​britiske Harrier bombefly i Falklandsøernes krig, blev behovet for at forbedre sin Yak-38 indlysende for Sovjetunionens regering. Derfor godkendte Kommissionen fra Luftfartsministeriet i 1978 et projekt for Yakovlev designbureau - oprettelsen af ​​en opdateret vertikal startjager Yak-141.

En unik motor, udstyret med et perfekt kontrolsystem, blev skabt i Rusland specifikt til et lodret startfly. For første gang i verden blev der fundet en løsning til en efterbrænder-roterende dyse - noget som ikke kun sovjetiske, men også udenlandske flydesignere havde arbejdet på i et årti. Dette gjorde det muligt at fuldføre cyklussen med jordprøver for Yak-141 og sende den til start. Fra de første test bekræftede den sine bedste flyveegenskaber.

Det var et af de mest hemmelige luftfartsprojekter; det tog vestlige efterretningstjenester 11 år bare at finde ud af, hvordan det så ud. Det multi-purpose luftfartsselskab-baserede fly Yak-141, et 4. generations jagerfly, satte 12 verdensrekorder. Hensigten at opnå luftoverlegenhed og yde dækning fra fjenden. Dens locator giver dig mulighed for at ramme både luft- og jordmål. Mulighed for at udvikle sig maksimal hastighed op til 1800 km/t. Kampbelastning - 1000 kg. Rækkevidde kamphandling- 340 km. Den maksimale flyvehøjde er op til 15 km.

Gorbatjovs politik

Yderligere politikker for at reducere udgifterne til forsvarsindustrien havde indflydelse. For at demonstrere optøningen i udenlandske økonomiske forbindelser justerede regeringen markant hangarskibsproduktionsmængderne. På grund af manglen på hjemmeskibe på grund af tilbagetrækning af hangarskibe fra russisk flåde efter 1987 ophørte udviklingen af ​​Yak-141.

På trods af dette var udseendet af Yak-141 et vigtigt skridt i flydesignpraksis. Russiske lodrette startfly blev uundværligt udstyr for luftvåbnet, og i yderligere moderniseringer af jagerfly stolede videnskabsmænd i høj grad på resultaterne af Yakovlevs mangeårige arbejde.

MiG-29 (omdrejningspunkt)

Udviklet af A. Mikoyan Design Bureau, den fjerde generation MiG-29 kombinerer de bedste egenskaber til luftkamp med missiler på mellem- og kort afstand.

Oprindeligt var MiG'en med lodret start designet til at ødelægge alle typer luftmål under alle vejrforhold. Bevarer sin funktionalitet selv ved tilstedeværelse af interferens. Udstyret med højeffektive dobbeltkredsløbsmotorer er den også i stand til at ramme jordmål. Designet i begyndelsen af ​​70'erne, fandt den første start sted i 1977.

Ret nem at bruge. MiG-29 kom i tjeneste med luftvåbnet i 1982 og blev det russiske luftvåbens vigtigste jagerfly. Derudover har mere end 25 lande over hele verden købt over tusinde fly.

Amerikansk bevinget rovfugl

Altid forsigtig, når det kommer til forsvar, har amerikanerne også udmærket sig ved at skabe kraftfulde kampfly.

Opkaldt efter rovfuglen blev Harrier skabt som et multi-rolle og let angrebsfly til luftstøtte af jordstyrker, kamp og rekognoscering. På grund af dens fremragende egenskaber bruges den også i den spanske og italienske flåde.

Den britiske VTOL Hawker Siddeley Harrier, som blev den første i sin klasse, blev prototypen på den anglo-amerikanske modifikation af AV-8A Harrier i 1978. Samarbejde designere fra de to lande forbedrede det til anden generation af angrebsfly fra Harrier-familien.

I 1975 erstattede McDonnell Douglas England, som trak sig fra projektet på grund af ledelsens manglende evne til at opretholde det økonomiske budget. De foranstaltninger, der blev truffet for at ændre AV-8A Harrieren grundigt, gjorde det muligt at få AV-8B jagerflyet.

Forbedret AV-8B

Med udgangspunkt i teknologien fra den tidligere model er AV-8B en væsentlig opgradering af kvaliteten. De hævede cockpittet, genopbyggede flykroppen, opdaterede vingerne og tilføjede et ekstra ophængspunkt på hver vinge. Højpræcisionsvåben tabes direkte, når de kommer ind i affyringszonen; sandsynligheden for afbøjning kan være op til 15 m.

Modellen blev yderligere forbedret med hensyn til aerodynamik og skabte dermed de bedste vertikale startfly i USA. At udstyre flyet med en opdateret Pegasus-motor gjorde det muligt at udføre lodret start og landing. AV-8B kom i tjeneste med det amerikanske infanteri i begyndelsen af ​​1985.

Udviklingen fortsatte, og senere modeller AV-8B(NA) og AV-8B Harrier II Plus tilføjede udstyr til nattekampe. Yderligere forbedringer gjorde det til en af ​​de bedste repræsentanter for femte generations vertikale startfly - Harrier III.

Sovjetiske designere arbejdede hårdt på opgaven med kort start. Disse resultater blev erhvervet af amerikanerne til F-35. Sovjetiske design spillede en stor rolle i at perfektionere multi-rolle supersoniske strejke F-35. Denne lodrette startjager kom fortjent senere i tjeneste med den britiske og amerikanske flåde.

"Boeing". Ud over det mulige

Beherskelsen af ​​kunstflyvning og unikke præstationer demonstreres nu ikke kun af kampfly, men også af passagerfly. Boeing 787 Dreamliner er et wide-body to-motoret Boeing jet passagerfly med lodret start.

Boeing 787-9 er designet til 300 passagerer med en flyverækkevidde på 14.000 km. Farnborough-piloten vejede 250 tons og udførte en fantastisk bedrift: han løftede et passagerfly og udførte en lodret start, hvilket kun er muligt for et jagerfly. De bedste flyselskaber satte straks pris på dets fordele; ordrer på dets køb begyndte straks at ankomme fra førende lande i verden. Ifølge status primo 2016 blev der solgt 470 stk. Boeing med vertikal start er blevet en unik passagerkreation.

Flykapaciteten udvides

Russiske designere arbejder med succes på et civilt projekt for at udvikle et fly med lodret start og landing, som ikke kræver startpuder. Den kan fungere effektivt på forskellige typer brændstof og være baseret på både land og vand.

Har en bred vifte af applikationer:

• levering af akut lægehjælp;
• luftrekognoscering;
• udførelse af nødredningsaktioner;
• brug af private til erhvervsformål.

Og også til private formål

Mulige brugere kan være ministeriet for nødsituationer og redningstjenester, indenrigsministeriet, lægetjenester og almindelige kommercielle organisationer.

Nye lodret startfly er i stand til at flyve i højder på op til 10 km og nå hastigheder på op til 800 km/t.

Funktionerne i den nye generation af dette fly er designet til brug selv i trange rum: i byen, i skoven og, om nødvendigt, selv i nødsituationer.

Cirklen lavet af propellen på et sådant fly betragtes som dens lejeområde. Dens løft skabes ved rotationen af ​​hovedrotoren, som bruger luft fra oven og leder den ned. Som følge heraf skabes et reduceret tryk over området og et øget tryk under det.

Designet i analogi med en helikopter, som faktisk er en mere avanceret model, der er tilpasset forskellige forhold, er den i stand til lodret start, landing og svævning ét sted.

Rekyl fra den kolde krig

Præstationer af flydesignere i dette eksempel bekræftede det Højteknologi og et lodret startfly kan være lige så nyttigt og efterspurgt til både statslige og civile formål.

I æraen kold krig førende verdensmagter var ivrige efter projekter at skabe kampfly, hvilket ikke ville kræve traditionelle flyvepladser. Dette blev forklaret med den lille sårbarhed af sådanne objekter med udstationerede fly over for fjenden. Derudover var den dyre bane ikke garanteret beskyttet. Denne periode betragtes som den vigtigste fase i udviklingen af ​​flydesignaktiviteter.

I løbet af 30 år har vestlige og indenlandske strateger flittigt moderniseret de vertikale start- og landingsfly og opnået perfektion i femte generations jagerfly. Og de anvendte grundlæggende teknologier gør det muligt at bruge mange års udvikling af verdens førende flydesignere til civile formål.

Designet af fly med lodret start og landing er fyldt med store vanskeligheder forbundet med behovet for at skabe letvægtsmotorer, kontrollerbarhed ved næsten nul hastigheder osv.

I øjeblikket er der mange kendte designs for vertikale start- og landingsfly, hvoraf mange allerede er implementeret i rigtige fly.

Flyvemaskiner med propeller

En af løsningerne på problemet med lodret start og landing er at skabe et fly, hvor løftekraften under start og landing skabes ved at dreje propellernes rotationsakse og i vandret flyvning - af vingen. Rotation af propellernes rotationsakse kan opnås ved at dreje motoren eller vingen. Vingen af ​​et sådant fly (fig. 160) er lavet i henhold til et multi-spar design (mindst to spars) og er fastgjort til skroget på hængsler. Vingerotationsmekanismen er oftest en skruedonkraft med synkroniseret rotation, som sikrer en ændring af vingemonteringsvinklen til en vinkel større end 90°.

Vingen er udstyret med flaps med flere slidser langs hele dens spændvidde. I områder, hvor vingen ikke blæses af luftstrømmen fra propellen, eller hvor blæsehastighederne er lave (i den centrale del af vingen), er der installeret lameller for at hjælpe med at eliminere stall ved høje angrebsvinkler. Den lodrette hale er relativt stor i størrelse (for at øge retningsstabiliteten ved lave flyvehastigheder) og er udstyret med et ror. Stabilisatoren af ​​et sådant fly er normalt styret. Installationsvinklerne for stabilisatoren kan variere inden for vide grænser, hvilket sikrer flyets overgang fra lodret start til vandret flyvning og tilbage. Finnens bund går ind i den bagerste halebom, hvorpå en halerotor med lille diameter og variabel stigning er monteret i det vandrette plan, hvilket giver langsgående kontrol i svæve- og overgangsflyvningstilstande.

Kraftværket består af flere kraftige turbopropmotorer, kendetegnet ved deres lille størrelse og lave vægtfylde i størrelsesordenen 0,114 kg/l. s., hvilket er meget vigtigt for fly lodret start og landing af enhver ordning, da sådanne enheder har lodret start trykket skal være større end vægten. Ud over at overvinde vægten, skal tryk overvinde aerodynamisk modstand og skabe acceleration for at accelerere flyet til en hastighed, hvormed vingeløftet fuldt ud kompenserer for flyets vægt, og de kontrolaerodynamiske overflader vil være tilstrækkelig effektive.

En alvorlig designmæssig ulempe ved vertikale start- og landingsfly med propeller er, at sikring af flyvesikkerhed og pålidelig styrbarhed af flyet under vertikal start og under forbigående flyveforhold opnås på bekostning af at gøre designet tungere og mere komplekst pga. brugen af ​​en vingerotationsmekanisme og en transmission, der synkroniserer propellernes rotation.

Flyets kontrolsystem er også komplekst. Kontrol under start og landing og i krydsflyvning langs tre akser udføres ved hjælp af konventionelle aerodynamiske kontroloverflader, men i svævende tilstand. I forbigående tilstande før og efter krydsflyvning anvendes andre kontrolmetoder.

Under en lodret stigning udføres den langsgående kontrol ved hjælp af en vandret halerotor (med variabel stigning) placeret bag kølen (fig. 160, b), retningsbestemt kontrol er ved differentiel afbøjning af klappernes endesektioner, blæst af strålen fra propellerne, og lateral kontrol er ved differentialændring af de ydre propellers stigning.

I overgangstilstanden udføres en gradvis overgang til kontrol ved hjælp af konventionelle overflader; Til dette formål bruges en kommandomixer, hvis funktion er programmeret afhængigt af vingens rotationsvinkel. Kontrolsystemet omfatter en stabiliseringsmekanisme.

Forbedring af ydeevnen af ​​lodrette start- og landingsfly med propeller er i øjeblikket mulig på grund af det faktum, at propellen er indesluttet i en ringformet kanal (et kort rør med den passende diameter). En sådan propel udvikler trækkraft 15-20% mere end trykket på en propel uden "hegn". Dette forklares ved, at kanalvæggene forhindrer strømmen af ​​trykluft fra propellens nedre overflader til de øverste, hvor trykket reduceres, og forhindrer spredning af strømmen fra propellen til siderne. Når der desuden suges luft ind af skruen over den ringformede kanal, dannes der et område med lavt tryk, og da skruen kaster en strøm af trykluft ned, vil trykforskellen i den øvre og nedre del af kanalringen fører til dannelsen af ​​yderligere løftekraft. I fig. 161, og viser et diagram over et lodret start- og landingsfly med propeller installeret i ringformede kanaler. Flyet er designet i tandem med fire propeller drevet af en fælles transmission.

Kontrol langs tre akser i krydstogt og lodret flyvning (fig. 161, b, c, d) udføres hovedsageligt ved differentiel ændring af propellernes stigning og afbøjning af klapperne, der er placeret vandret i de stråler, der kastes af propellerne bag kanalerne.

Det skal bemærkes, at lodrette start- og landingsfly med propeller er i stand til hastigheder på 600-800 km/t. At opnå højere subsoniske og endnu mere supersoniske flyvehastigheder er kun muligt ved brug af jetmotorer.

Jet-drevne fly

Der er mange kendte designs for vertikale start- og landingsfly med jetfremdrift, men de kan ganske strengt opdeles i tre hovedgrupper alt efter typen af ​​kraftværk: fly med et enkelt kraftværk, med et sammensat kraftværk og med et kraftværk med trykforstærkende enheder.

Flyvemaskiner med et enkelt kraftværk, hvor den samme motor skaber lodret og vandret tryk (fig. 162), kan teoretisk flyve med flere gange højere hastigheder end lydens hastighed. En alvorlig ulempe ved et sådant fly er, at motorsvigt ved start eller landing kan føre til katastrofe.

Et fly med et sammensat kraftværk kan også flyve med supersoniske hastigheder. Dens kraftværk består af motorer designet til lodret start og landing (løftning) og motorer til horisontal flyvning (vedligeholdelse), Fig. 163.

Løftemotorer har en lodret akse, mens fremdriftsmotorer har en vandret akse. Svigt af en eller to løftemotorer under start tillader lodret start og landing at fortsætte. TRD'er og DTRD'er kan bruges som fremdriftsmotorer. Under start kan fremdriftsmotorer også være involveret i at skabe lodret tryk. Trykvektoren afbøjes enten ved roterende dyser eller ved at dreje motoren sammen med nacellen.

På fly med jetmotorer sikres stabilitet og kontrollerbarhed under start, landing, svævning og transiente tilstande, når aerodynamiske kræfter er fraværende eller små i størrelse, af gasdynamiske styreanordninger. I henhold til driftsprincippet er de opdelt i tre klasser: med valg af komprimeret luft eller varme gasser fra kraftværket, med brugen af ​​størrelsen af ​​fremdrivningskraften og med brugen af ​​enheder til at afbøje fremstødsvektor.

Kontrolanordninger med udsugning af trykluft eller gasser er de enkleste og mest pålidelige. Et eksempel på layoutet af en styreenhed med trykluft taget fra løftemotorer er vist i fig. 164.

Flyvemaskiner udstyret med et kraftværk med trykforøgende enheder kan have turbofan-enheder (fig. 165) eller gasejektorer (fig. 166), som skaber det nødvendige lodrette tryk under start. Disse flys kraftværker kan skabes på basis af turbojetmotorer og turbojetmotorer.

Flykraftværket med trykforøgende enheder, vist i fig. 165, består af to turbojetmotorer installeret i skroget og skaber vandret tryk. Under lodret start og landing bruges turbojetmotorer som gasgeneratorer til at drive rotation af to turbiner med ventilatorer placeret i vingen og en turbine med ventilator i den forreste del af skroget. Den forreste blæser bruges kun til langsgående kontrol.

Styring af flyet i vertikale tilstande leveres af fans og i vandret flyvning - af aerodynamiske ror. Et fly med et ejektorkraftværk, vist i fig. 166, har et kraftværk med to turbojetmotorer. For at skabe lodret tryk ledes gasstrømmen til en ejektoranordning placeret i den centrale del af flykroppen. Apparatet har to centrale luftkanaler, hvorfra luft ledes ind i tværgående kanaler med slidsede dyser i enderne.

Hver turbojetmotor er forbundet til en central kanal og halvdelen af ​​de tværgående kanaler med dyser, så hvis en turbojetmotor slukkes eller svigter, fortsætter ejektoranordningen med at fungere. Dyserne kommer ud i ejektorkamre, som er lukket af klapper på den øvre og nedre overflade af skroget. Når ejektorenheden er i drift, udstøder de gasser, der strømmer fra dysen, luft, hvis volumen er 5,5-6 gange større end volumenet af gasser, som er 30 % højere end turbojetmotorens tryk.

Gasserne, der strømmer fra ejektorkamrene, har lav hastighed og temperatur. Dette gør det muligt at betjene flyet fra start- og landingsbaner uden særlig belægning; desuden reducerer ejektoranordningen turbojetmotorens støjniveau. Flyet styres i cruising-tilstand af konventionelle aerodynamiske overflader og i start-, landings- og overgangstilstande af et system af jet-ror, der sikrer stabilitet og kontrollerbarhed af flyet.

Thrust vectoring kraftværker har flere meget alvorlige ulemper. Et kraftværk med en turbofanenhed kræver således store volumener for at kunne rumme ventilatorer, hvilket gør det vanskeligt at skabe en vinge med en tynd profil, der fungerer normalt i et supersonisk flow. Ejektorkraftværket kræver endnu større volumener.

Normalt med sådanne ordninger er der vanskeligheder med brændstofplacering, hvilket begrænser flyets flyverækkevidde.

Når man overvejer flydiagrammer, kan BNP udvikle sig fejlagtig mening at muligheden for lodret start skulle kunne betale sig ved at reducere nyttelasten løftet af flyet. Selv omtrentlige beregninger bekræfter konklusionen om, at et vertikalt startfly med høj flyvehastighed kan skabes uden væsentlige tab i nyttelast eller rækkevidde, hvis det lige fra begyndelsen af ​​flydesignet er baseret på kravene til vertikal start og landing .

I fig. 167 præsenterer resultaterne af en analyse af vægten af ​​fly af konventionelt design (normal start) og BNP. Flyvemaskiner med samme startvægt, med samme marchhastighed, højde, rækkevidde og løfter samme nyttelast sammenlignes. Fra diagrammet i fig. 167 er synligt, men BNP-flyet (med 12 liftmotorer) har et kraftværk, der er tungere end et konventionelt fly med omkring 6 % af startvægten af ​​et normalt startfly.

Derudover øger liftmotor-nacellerne vægten af ​​BNP-flystrukturen med yderligere 3 % af startvægten. Brændstofforbruget til start og landing, inklusive bevægelser på jorden, er 1,5 % mere end for et konventionelt fly, og vægten af ​​ekstra udstyr på et BNP-fly er 1 %.

Denne ekstra vægt, som er uundgåelig for et lodret startfly, svarende til ca. 11,5 % af startvægten, kan kompenseres ved at reducere vægten af ​​andre elementer i dets struktur.

For et BNP-fly er vingen således mindre i størrelse sammenlignet med et konventionelt fly. Derudover er der ingen grund til at bruge vingemekanisering, og det reducerer vægten med cirka 4,4%.

Yderligere besparelser i vægten af ​​BNP-flyene kan forventes ved at reducere vægten af ​​landingsstel og haleenhed. Vægten af ​​landingsstellet på et GDP-fly, designet til en maksimal nedstigningshastighed på 3 m/sek., kan reduceres med 2 % af startvægten sammenlignet med et konventionelt fly.

Vægtbalancen for BNP-flyene viser således, at BNP-flyets strukturelle vægt er større end vægten af ​​et konventionelt fly med cirka 4,5 % af et konventionelt flys maksimale startvægt.

Et konventionelt fly skal dog have en betydelig reserve af brændstof til at holde flyvninger og til at finde en alternativ flyveplads i dårligt vejr. Denne brændstofreserve til et lodret startende fly kan reduceres betydeligt, da det ikke har brug for en landingsbane og kan lande på næsten ethvert sted, hvis dimensioner kan være ubetydelige.

Af ovenstående følger det, at et BNP-fly, der har samme startvægt som et konventionelt fly, kan bære den samme nyttelast og flyve med samme hastighed og over samme rækkevidde.

Anvendt litteratur: "Fundamentals of Aviation" forfattere: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov

Download abstrakt: Du har ikke adgang til at downloade filer fra vores server.

I moderne verden Der er flere og flere fly med nogen egenskaber og kraft. Ingeniører overalt forsøger at løse de vigtigste problemer forbundet med denne type transport: reducere brændstofforbruget, øge rækkevidden, forenkle start og landing, men uden at ofre plads og indvendigt areal.

Måske er alle vant til at se et fly accelerere langs landingsbanen - det er en svær opgave, og piloterne siger selv, at flyvningens succes som helhed i høj grad afhænger af start og landing. Men ville det ikke være mere logisk at forestille sig, hvordan denne procedure ville blive forenklet, hvis flyet blot rejste sig lodret? Men i den bredere diskussion er sådanne muligheder ikke særligt synlige nogen steder. Er et lodret startfly en myte, en realitet eller måske vidtrækkende planer, som ligger bag luftfartens fremtid? Det er værd at se nærmere på det.

Kort startjager lodret landing STOVL F-35B

Først og fremmest skal du vide, at et lodret start- og landingsfly virkelig eksisterer. De første modeller begyndte at dukke op samtidig med udviklingen af ​​jetflyvning, og siden da har de forfulgt ingeniører over hele verden. Med tiden falder dette sammen med anden halvdel af forrige århundrede. De havde et meget sigende navn - " turboflyvninger" Da der var et boom i militær teknologiudvikling på det tidspunkt, var ingeniører forpligtet til at udvikle en enhed, der kunne løfte luft med minimal indsats eller endda fra en lodret position. Sådanne fly kræver ikke en landingsbane, hvilket betyder, at de kan lette hvor som helst og under alle forhold, selv fra masten på et skib.

Alle disse projekter faldt sammen med andre, ikke mindre vigtige, relateret til rumudforskning. Den overordnede symbiose gjorde det muligt for os at fordoble vores indsats og hente ideer fra rumdesign. Som et resultat blev den første vertikale enhed frigivet i 1955. Vi kan sige, at det var en af ​​de mærkeligste bygninger i teknologihistorien. Flyet havde ingen vinger, ingen hale - kun en motor (turbojet), en pæreformet kabine og brændstofbade. Motoren blev lavet i bunden. Følgende funktioner i den første turboflyvning kan fremhæves:

1. Løft på grund af jetstrømmen fra motoren.
2. Styring via gasror.
3. Vægten af ​​den første enhed er lidt mere end 2000 kg.
4. Trækkraft – 2800 kg.

Da et sådant fly ikke kunne kaldes hverken stabilt eller kontrollerbart, blev de første tests forbundet med stor risiko for livet. På trods af dette fandt en demonstration af enheden sted i Tushino, og det lykkedes. Alt dette gav grundlaget for yderligere forskning på dette område, selvom selve flyet var langt fra ideelt. Men oplysningerne tjente til at skabe et nyt projekt. Det var det første russiske lodrette startfly kaldet Yak-38.

Historien om oprettelsen af ​​vertikale fly i Rusland og andre lande

Mange ingeniører og designere hævder stadig, at turbojetmotorer, som begyndte at blive aktivt brugt og forbedret i 50'erne, gjorde det muligt at gøre mange opdagelser, der stadig bruges i dag. En af dem er aktiv test af vertikale enheder. Et særligt bidrag blev ydet af udviklingen af ​​dette felt, eller mere præcist, af jet-anordninger, i lande, der blev anset for avancerede på det tidspunkt. Da jetfly havde enorme hastigheder under landing og start, blev der derfor brugt meget lange fly i stor skala og af høj kvalitet til dem. landingsbaner. Og det betyder ekstra udgifter, udstyr til nye flyvepladser og besvær i krigstid. Et lodret fly kunne løse alle disse problemer.

Det var i 50'erne, de blev skabt forskellige prøver. Men de blev designet i en eller to muligheder, ikke mere, for det var stadig ikke muligt at skabe helt passende muligheder. Når alt kommer til alt, da de steg op i luften, styrtede de ned. På trods af fiaskoerne prioriterede NATO-kommissionen i 60'erne denne retning som yderst lovende. Der var forsøg på at skabe konkurrencer, men hvert land fokuserede på sin egen udvikling. Så følgende enheder fra hele verden så lyset:

• "Mirage" III V;
• Tyskland VJ-101C;
• XFV-12A.

I USSR blev Yak-36 sådan en turboflight, og derefter 38. Dens udvikling begyndte i de samme år, og en speciel pavillon blev oprettet til test. Efter 6 år fandt den første flyvning sted. Det vil sige, at flyet lettede lodret, indtog en vandret position og landede derefter lodret. Da testene var vellykkede, blev den 38. model skabt, og derefter introducerede Rusland Yak-141 og 201 vertikale startfly i halvfemserne.

"Mirage" III V

Fly Tyskland VJ-101C

XFV-12A fly

Designfunktioner

Flykroppen i sådanne enheder kan være placeret lodret eller vandret. Men i begge tilfælde er der jetmodeller og med propeller. Ganske kraftige fly med en lodret skrog, der bruger tryk fra hovedmotoren. En anden mulighed er ringvinger, som også giver gode resultater under opstigning og flyvning.

Hvis vi taler mere detaljeret om den vandrette skrog, laver de ofte roterende vinger. En anden variation er, når propellerne er placeret for enden af ​​vingerne. Der kan også være en roterende motor. I England arbejdede de også aktivt på lignende enheder. De udviklede aktivt et projekt kaldet innovativt, implementeret ved hjælp af to motorer med en fremdrift på 1800 kg. I sidste ende reddede heller ikke dette flyet fra en ulykke.

Nu arbejdes der over hele verden på at udvikle ikke et militær, men et civilt vertikalt fly. I teorien er det fremragende udsigter, for så vil fly nemt kunne flyve selv til små byer, hvor der ikke er store og dyre fly, og start og landing bliver meget lettere. Men i virkeligheden er der mange ulemper ved denne teknologi og idé.

Hvorfor har vertikale fly endnu ikke fundet udbredt anvendelse?

Desværre kan alle udviklinger, selvom de havde gode resultater, ikke prale af pålidelighed. Propelbladene, som hjælper med at lave lodret start, er slående i deres størrelse. Sammen med kraftige motorer skaber de ufattelig støj. Også fra et designsynspunkt er det nødvendigt at undgå eventuelle forhindringer på deres vej og at forhindre indtrængen af ​​forskellige genstande.

Uanset hvordan man ser på det, er det umuligt at fjerne fartgrænsen. Det er bare, at ifølge fysikkens love vil et sådant fly ikke være i stand til at bevæge sig så hurtigt som moderne. Og hvis militærkøretøjer kan nå en fantastisk hastighed på 1000 kilometer i timen i deres tilfælde, så falder tallet med en stigning i masse og størrelse for civil luftfart til 700 og under kilometer i timen.

I kontakt med

På trods af bølgen af ​​kritik af det vertikale startkoncept, der bruges i flyene, er behovet for at genoptage produktionen af ​​fly af denne klasse for nylig blevet mere og mere omtalt i Rusland 15. december 2017, 11:33

Et af Pentagons dyreste "legetøj" - F-35B jagerbomber - deltog i denne uge i fælles amerikansk-japanske øvelser, der havde til formål at afkøle DPRK's nukleare missilglød. På trods af bølgen af ​​kritik af det vertikale startkoncept, der anvendes i flyene, er behovet for at genoptage produktionen af ​​fly af denne klasse for nylig blevet mere og mere diskuteret i Rusland. Især viceforsvarsminister Yuri Borisov annoncerede for nylig planer om at bygge vertikale start- og landingsfly (VTOL). Om hvorfor Rusland har brug for sådan et fly, og om luftfartsindustrien har styrke nok til at skabe det.

Det mest populære indenlandske kampfly med lodret start og landing var Yak-38, som blev taget i brug i august 1977. Flyet har fået et kontroversielt ry blandt flyvere - ud af 231 bygget fly styrtede 49 ned i ulykker og luftfartshændelser.

Den vigtigste operatør af flyet var flåden - Yak-38 var baseret på de fly-bærende krydsere af Project 1143 "Kyiv", "Minsk", "Novorossiysk" og "Baku". Som veteraner fra luftfartsselskabsbaseret luftfart husker det, tvang den høje ulykkesrate kommandoen til kraftigt at reducere antallet af træningsflyvninger, og flyvetiden for Yak-38 piloter var et symbolsk tal for disse tidspunkter - ikke mere end 40 timer om året. Som følge heraf var der ikke en eneste førsteklasses pilot i flådens luftfartsregimenter; kun nogle få havde andenklasses flyvekvalifikationer.

Dens kampegenskaber var også tvivlsomme - på grund af manglen på en radarstation om bord kunne den kun betinget udføre luftkampe. At bruge Yak-38 som et rent angrebsfly virkede ineffektivt, da kampradius under lodret start kun var 195 kilometer, og endnu mindre i varme klimaer.

Supersonisk multi-rolle lodret start og landing jager-interceptor Yak-141

"Problembarnet" skulle erstattes af et mere avanceret køretøj, Yak-141, men efter Sovjetunionens sammenbrud forsvandt interessen for det. Som du kan se, kan den indenlandske erfaring med at skabe og betjene VTOL-fly ikke kaldes vellykket. Hvorfor er emnet vertikale start- og landingsfly blevet aktuelt igen?

Naval karakter

"Sådan en maskine er ikke kun vigtig for søværnet, men også Luftvåben, - militærekspert, kaptajn af første rang Konstantin Sivkov fortalte RIA Novosti. - hovedproblemet moderne luftfart er, at en jetjager har brug for en god landingsbane, og der er meget få sådanne flyvepladser; at ødelægge dem med et første angreb er ret simpelt. I en periode med trusler kan lodrette startfly spredes selv på tværs af skovlysninger. Et sådant system til brug af kampfly vil have exceptionel kampstabilitet."

Det er dog ikke alle, der ser muligheden for at bruge VTOL-fly i landversionen som berettiget. Et af hovedproblemerne er, at flyet under lodret start bruger meget brændstof, hvilket i høj grad begrænser dets kampradius. Rusland er et stort land, derfor skal kampfly have "lange arme" for at opnå luftherredømme.

"Implementeringen af ​​kampmissioner for kampfly under forhold med delvis ødelagt flyvepladsinfrastruktur kan sikres ved kort start af konventionelle fly fra en sektion af landingsbanen, der er mindre end 500 meter lang," siger Oleg Panteleev, administrerende direktør for Aviaport-agenturet "Et andet spørgsmål er, at Rusland har planer for konstruktionshangarskibsflåden, her vil brugen af ​​lodret startende fly være mest rationel. Disse er måske ikke nødvendigvis hangarskibe, de kan også være fly-bærende krydsere med de laveste omkostningsparametre. ."

F-35 jagerfly

Forresten er F-35B i dag et rent flådefly, dets hovedkunde er skroget Marinekorps USA (flyet vil være baseret på landende skibe). Britiske F-35B vil danne grundlag for luftvingen på det nyeste hangarskib Queen Elizabeth, som for nylig blev taget i brug.

Samtidig behøver russiske designbureauer ifølge Konstantin Sivkov ikke at vente på, at nye hangarskibe begynder arbejdet med at skabe en russisk analog til F-35B. "Lodret start- og landingsfly kan ikke kun baseres på hangarskibe. For eksempel er et tankskib udstyret med en rampe og bliver til et slags hangarskib, i sovjetisk tid vi havde sådanne projekter. Derudover kan VTOL-fly bruges fra krigsskibe, der er i stand til at modtage helikoptere, for eksempel fra fregatter,” sagde vores samtalepartner.

Vi kan, hvis vi vil

I mellemtiden er det indlysende, at oprettelsen af ​​et russisk lodret startfly vil kræve imponerende ressourcer og midler. Udgifterne til at udvikle F-35B og dens horisontale startfætre har ifølge forskellige skøn allerede nået 1,3 milliarder dollars, og flere lande deltog i skabelsen af ​​køretøjet.