Техника вертикального взлета и посадки (Хафер К., Закс Г., 1985 - Техника вертикального взлета и посадки), страница 6

1.2.15. Самолет ХУ-4В фирмы «Локхид» (1966) . лятора (см. разд. 2,2.3). Программа испытаний, начиная с первого полета в 1954 г., была успешно выполнена. Испытания показали хорошие летные характеристики сгмолета этой схемы, чему не помешали даже две аварии, вызванные второстепенными причинами. Другой принцип создания тяги был применен фирмой «Локхид» (11 на самолете ХЧ-4А (рис. 1.2.14).

При вертикгльнсм полете горячие струи турбореактивных двигателей )Т 12 фирмы «Пратт- Уитни», расположенных по бокам фюзеляжа, с псмсшгю переключг\сших клапанов и системы трубопрсводсв псдгктся с большой скоростью в камеру смешения; при этом суммгрная тяга увеличивгется вследствие гжекции атмосферного воздуха струями продуктов сгорания. Эта система была испытана на сг1«слете ХЧ-4А, нс» оказалась значительно менее аффективной, чем можно бьло сжидать на ссновании предварительных опытов. После того как гервый из двух опытных образцов разбился в результате аварии, от этой схемы отказались.

Разработанный той же фирмой самолет ХЧ-4В сохранил внешнюю конфигурацию и многие элементы самолета ХУ-4А 111 (Рис. 1.2.15). Взлетный вес нового самолета бь л значительно, больше. Силовая установка напоминаег силовую устгнсвку самоа»««з № з!са ыыыс«о11Ь Глава 1 34 лета «Шорт» 8С1, но вместо эжектора в средней части фюзеляжа установлены в вертикальном положении четыре подъемных двигателя Ч.1 85-19. Горячие газы двух маршевых двигателей вытекают через поворотные сопла и создают либо горизонтальную, либо вертикальную реактивную струю. Это первый американский самолет вертикального взлета и посадки, в котором использованы подъемные двигатели такой же схемы, что и в западноевропейских разработках.

1.3. САМОЛЕТЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ С ВИНТОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ После того как были доказаны надежность и превосходство турбореактивных двигателей не только для военных, но и для транспортных самолетов. может показаться удивительным не только сам факт обсуждения применения винтовых двигателей для столь современной отрасли техники, как СВВП, но и рассмотрение вопросов проектирования и испытания винтовых СВВП. Здесь решающее значение имеют четыре технических аспекта. 1. Винтовые двигатели создают тягу прн относительно малой скорости струи воздуха и большом массовом расходе в единицу времени.

Поэтому, как будет более подробно показано в гл.2, КПД струи для винтового двигателя в режиме висения значительно выше, чем для реактивного двигателя. Во всех случаях, когда фазы вертикального подъема и спуска составляют значительную часть программы полета, винтовые двигатели существенно превосходят современные реактивные двигатели по расходу топлива и, следовательно, экономичности. 2. Очень высокий уровень шума реактивных двигателей в значительной степени обусловлен большими скоростями реактивной струи. В этом отношении винтовые двигатели также имеют преимущество. 3.

Большие скорости и очень высокие температуры реактивной струи обусловливают применение твердых, в общем случае бетонированных взлетно-посадочных площадок. СВВП с винтовыми двигателями могут взлетать практически с любых грунтовых площадок достаточной твердости без предварительной подготовки грунта. 4. Соединение воздушных винтов с системой трансмиссионных валов позволяет передавать мощность винтам при отказе одного из двигателей, поэтому вертикальная тяга в этом случае уменьшается значительно слабее, чем у СВВП с раздельными силовыми установками. Правда, в новых вентиляторных силовых установках также обеспечивается эта возможность.

«ав«««оХЫ«.врьли Огновныг понятия а оаэор раэроогток 1.2.4, Самолеты с вертикальным положением фюзеляжа при взлете Первым самолетом вертикального взлета и посадки был испытанный еще в 1954 г. истребитель с треугольным крылом ХЕУ-1 фирмы «Конвэр», снабженный двумя соосными винтами, вращающимися в противоположных направлениях (рис. 1.3.1). На нем был установлен спаренный турбовинтовой двигатель УТ-54-А-14 Рис. 1.3.!. Самолет ХГУ-1 фирмы «Коив»р» (1954). фирмы «Аллисонм Почти одновременно фирмой «Локхид» был разработан очень сходный проект ХгЧ-1. Как и Х-13, эти самолеты взлетали из вертикального положения и были снабжены шасси с четырьмя стойками, которые на самолете Хг1'-1 крепились к крылу и хвостовому оперению, а на самолете ХгЧ-1 — к крестообразному хвостовому оперению.

Причинами прекращения этих разработок были трудные проблемы, связанные с двигателем и воздушным винтом, а также с неудобствами обслуживания самолета на земле из-за его вертикального положения. Возникли также трудности при управлении самолетом, так как пилот при вертикальном взлете и посадке практически лежал на спине и смотрел на землю через плечо (6). ».3.2. Самолеты с поворотными несущими винтами В начале 1955 г. был опубликован проект одномоторного конвертоплана вертикального взлета и посадки ХЧ-3 фирмы «Белл» (12), снабженного двумя поворотными трехлопастными воздушными винтами, установленными на концах крыла (рнс.

1.3.2). Оба винта синхронно приводятся во вращение системой трансмиссии. При взлете и посадке самолет остается в нормальном положении, а поворот вектора тяги, необходимый для вертикального взлета, осуществляется поворотом несущих винтов. После детальных исследований несущих винтов в большой аэродинамической трубе центра 2* Глава ! им. Эймса )э'АБА. в ходе которых была подтверждена работоспособность силовой установки при любых возможных в полете угловых положениях винтов, были проведены успешные летные испытания. Однако после того, как экспериментальный образец разбился в результате аварии, разработка самолета была прекращена.

Рис. 1.3.2. Самолет ХУ-3 фирмы «Белл» (!955). Рис. 1.3.3. Самолет Х-!9А фирмы «Кэртисс-Райт» (!963). Приблизительно в то же время фирма «Кэртисс-Райт» занималась разработкой сходного летательного аппарата Х-100 с двумя поворотными несущими винтами. В процессе разработки было показано, что можно справиться с большими переменными изгибающими нагрузками, возникающими при больших углах установки винтов и относительно высоких скоростях полета. Дальнейшим развитием этого принципа, правда в тандемной схеме, явился самолет Х-19А (1, 18) (рис. 1.3.3), успешно совершивший свой первый полет в 1963 г.

Четыре винта приводились во вращение через трансмиссию двумя турбовинтовыми двигателями Т 55-Е5 фирмы «Лайкоминг». После большого числа полетов разработка была прекращена, так как самолет разбился из-за поломки редуктора трансмиссии. Изготовление второго опытного образца не было завершено. Следующим примером разработанного в США самолета вертикального взлета и посадки с поворотными винтами является самолет Х-22А фирмы «Белл» (1) (рис. 1.3.4).

В этом проекте гггггг»оеь !а эрь ги Ооноенме аонлтил и обзор разработок так»не использовано тандемное расположение поворотных винтов, работающих в кольцевых каналах и установленных на концах крыльев, Винты через трансмиссию приводятся во вращение четырьмя турбовинтовыми двигателями ОЕ 'т'Т 58-80 фирмы «Дженерал электрик». Выбор винтов, работающих в кольцевом канале (очень дорогих в изготовлении, о чем более подробно будет сказано в равд.

2.3.4), связан главным образом с планировавшимся базиро- Рне. 1.3.4. Самолет Х-22А фирмы «Белль (1966). Ри* 1.3.3. Самолет ХЧ-16 фирмы «Белль (! 977). ванием таких самолетов на авианосцах (см. также П8!). При даль нейшем развитии схемы ХЧ-3 фирма «Белл геликоптер текстрон» в 1973 г. приступила к разработке самолета с поворотными винтами ХЪ'-15 (381 (рис. 1.3.5). Первый полет был выполнен в 1977 г. Летные испытания дополнялись исследованиями в большой аэродинамической трубе центра им. Эймса. В 198() г.

во время испытательного полета была достигнута горизонтальная скорость свыше 550 км/ч. Оба экспериментальных самолета подтвердили ожидаемые характеристики, и ХАБА продолжает их испытания с целью исследования возможности боевого применения. 1З.З. Самолеты с поворотным крылом В !957 !957 г. фирма «Боинг» (отделение «Вертол») начала разработку ~~спериментального самолета с поворотным крылом Ът«.-2 (рис.

1.3.8). урбовинтовой двигатель ЕТС 1 В-1 фирмы «Лайкоминг», установ- Глава 1 ленный в фюзеляже ферменной конструкции, через трансмиссию приводил во вращение два воздушных винта, которые могли поворачиваться вместе с крылом вокруг поперечной оси. Для управления по тангажу и рысканию на хвостовом оперении были предусмотрены винты в кольцевых каналах. Успешное проведение этого эксперимента в немалой степени способствовало тому, что в начале 1960-х гг. было принято решение (18] поручить фирме «ЛннгТемко-Воут» ().ТЧ) разработку большого транспортного самолета Рис.

1.3.6. Самолет «2-2 фирмы «Боинг-Вертал» (1933). Рис. 1.3.7. Самолет ХС-142 фирмы «ЛингТемко-Воут» (1964). с поворотным крылом ХС-142 (рис. 1.3.7), который совершил первый полет в 1964 г. Крыло, на котором установлены четыре турбовинтовых двигателя ОЕ-Т 64-1 с четырехлопастным воздушным винтом на каждом двигателе, могло поворачиваться вокруг поперечной оси.

Воздушные винты системой трансмиссии из нескольких валов соединялись друг с другом и с рулевым винтом, необходимым для управления по тангажу. Благодаря такой системе прн отказе одного двигателя происходило только допустимое умсньшение мощности, но не возникало никаких несимметричных возмущений. Были проведены интенсивные и разнообразные летные испытания пяти опытных образцов самолета с целью определения летных характеристик и выяснения возможности военного применения СВВП такой схемы. Они показали хорошую техническую работоспособность системы с поворотным крылом.

Однако в ходе испытаний произошел ряд аварий, из которых только одну можно считать непосредственным следствием принятой схемы СВВП (отказ в системе управления по тангажу с помощью рулевого винта). В Канаде фирмой «Канадэр» разработан самолет С1.-84 [1, 251 с поворотным крылом, двумя основными и двумя соосными руле- и ат».»о«Ы«.«рь.ги Основные лонятия и обзор разработок ми винтами, вращающимися в разные стороны (рис. 1.3.8). Первый полет ои совершил в 1965 г. Испытаны три опытных образца С1.-64 с повышенной мощностью двигателей, что позволило увеличить взлетный вес, но дальнейшая разработка была прекращена в пользу самолетов с коротким пробегом при взлете и посадке.

Рмс. 1.3.6. Самолет С 1.-64 фирмы «Какадар» (1966). I ! ! Рас. 1.3.9. Проект самолета ЪС 400 фирмы Ъ'Р% 11966). В 1963 г. 3, Гюнтер в ФРГ также предложил проект военно- транспортного самолета с поворотным крылом, который можно было бы использовать и в гражданской авиации для перевозок на местных авиалиниях. Согласно проекту ЧС 400 (30), самолет имел таидемно расположенные крылья, иа концах которых размещались относительно большие воздушные винты (рис. 1.3.9), связанные через трансмиссию. Каждый винт приводился во вращение напряму«о двигателем С«Е-Т 64-16 фирмы «Дженерал электрик», находящимся в той же мотогондоле, поэтому система трансмиссии слу- т»твнлохь1«.врь.св Глава 1 40 жила только для передачи мощности при выполнении балансировки самолета или при отказе одного из двигателей. Проект длительное время интенсивно разрабатывался в объединении УГЮ и и прошел стадию рабочего проектирования.

При многочисленных испытаниях моделей в аэродинамических трубах были исследованы и разрешены различные проблемы аэродинамики и механики полета. Но все же в 1971 г. от этого проекта отказались. Пришлось прекратить эксперименты на испытательном стенде, где оставалось проверить работоспособность натурной силовой установки, системы управления и получить данные о вибрационных нагрузках. 1.4. ПРОЕКТЫ САМОЛЕТОВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ ДЛЯ МЕСТНЫХ АВИАЛИНИЙ В 1969 г. в ФРГ обсуждался проект транспортного самолета вертикального взлета и посадки, который путем изменения компоновки ф!озеляжа можно было бы использовать и как вертикально взлетающий военно-транспортный самолет, и как самолет для обслуживания местных авиалиний. В технических требованиях (133), равд. Ъ) для гражданского варианта предусматривалась перевозка 80 — 100 пассажиров с багажом на дальность не менее 800 км.