Опрос

Какие рубрики вам наиболее интересны?

View Results

Loading ... Loading ...

Наши партнеры

  • .

Последние комментарии

Второе поколение реактивных самолетов.

Опубликовал Сергей 6 сентября 2012 в рубрике Военная техника.

Второе поколение реактивных самолетов.Появление реактивных двигателей и развитие их в 40—60-е годы произвело революцию в самолетостроении. Чтобы убедиться в том, достаточно сравнить лучшие из последних поршневых аэропланов хотя бы с первыми, быть может и не до конца доработанными, реактивными машинами.

Для истории срок, минувший с момента их создания, невелик. И сейчас можно назвать немало конструкторов и летчиков, чья авиационная карьера начиналась в «эру поршневых» и продолжается в «эру реактивных».

По традиции качества летательных аппаратов довольно долго определялись по их скорости, дальности и высоте полета. Эти понятия, формировавшие критерии эффективности самолета, долго определяли и основные пути развития авиационной техники. Реализовывались эти требования в основном за счет совершенствования двигателей и улучшения аэродинамики самолетов.

В конце 40-х — начале 50-х годов широкое применение получили турбореактивные двигатели (ТРД) с центробежным компрессором, сравнительно экономичные и мощные. Тогда одним из лучших ТРД был ВК-1, созданный конструкторским коллективом под руководством В. Я. Климова. Он выдержал государственные испытания на ресурс 250 ч, развив тягу более 2700 кгс, а с форсажной камерой — 3000 кгс. Устанавливался ВК-1 на истребителях МиГ-15, МиГ-17, бомбардировщиках Ту-14, Ил-28, созданных в ответ на появление боевых реактивных самолетов в странах НАТО. Дальнейшее увеличение скорости полета требовало большей тяги, для чего было необходимо увеличить и расход воздуха двигателем. Но производительность центробежных насосов была ограничена. Повысить ее — значило пойти на возрастание габаритов, веса и сложности двигателей. Решить эту проблему можно было внедрением ТРД с осевым компрессором. Выход, что и говорить, простой, но, сколько времени и сил потребовало создание таких двигателей! Зато они обеспечили успешный штурм звукового барьера. Как тут не вспомнить, какой вклад внесли в развитие авиации конструкторские коллективы двигателистов, возглавляемые А. М. Люлькой, А. А. Микулиным, С. К. Туманским...

В многообразии машин, созданных в разных странах, нередко обнаруживаются схожие тенденции. Так, почти одновременно, к началу 60-х годов одной из характерных особенностей самолетов больших скоростей стали относительно тонкие, с малым удлинением и большими углами стреловидности крылья. Они обеспечивали низкое сопротивление набегающему потоку при сверхзвуковом полете. Например, у МиГ-19, развивавшего 1450 км/ч, крыло имело стреловидность 55°. Но вскоре выяснилось, что подобные крылья обладают и недостатками, в частности, у них трудно обеспечить необходимую жесткость.

Американский          конструктор К. Джонсон, изучив опыт боев пилотов ВВС США в ходе агрессивной войны в Корее, создал сверхзвуковой истребитель Ф-104 «Старфайтер» с ...прямым, тонким крылом, зато малого удлинения и с большой нагрузкой на несущую поверхность. Наше ОКБ А. И. Микояна пошло иным путем: МиГ-21 получил крыло треугольное. Кто был прав, рассудила история — «старфайтеры» приобрели репутацию «летающих гробов» (особенно в ВВС ФРГ), а МиГ-21 зарубежные специалисты признали лучшим истребителем своего времени. В тот же период П. О. Сухой построил два самолета — стреловидный С-1 (именно на нем пилот В. Махалин впервые в СССР превысил скорость 2000 км/ч) и перехватчик с треугольным крылом. Испытания показали, что «стрелка» С-1 (рис. 1) обладает большими потенциальными возможностями, и на ее основе был создан великолепный истребитель- бомбардировщик Су-7Б.

За истребителями освоили сверхзвук и бомбардировщики. Еще в 1949 году Пентагон санкционировал разработку тактического бомбардировщика Б-58 «Хастлер». Специалисты фирмы Конвер старательно использовали результаты исследований треугольных крыльев, проведенные в нацистской Германии доктором А. Липпишем (недаром спецслужбы США охотились за немецкими специалистами!), и 11 ноября 1956 года бесхвостка с треугольным крылом и четырьмя двигателями совершила первый полет, а спустя месяц превысила скорость звука. Но американским военным недолго пришлось упиваться исключительностью своей машины — на воздушном параде 1961 года над трибунами Тушинского аэродрома прошел четырехмоторный, сверхзвуковой бомбардировщик М-50. Создавая его, коллектив ОКБ В. М. Мясищева проделал огромную научно-исследовательскую и опытно-экспериментальную работу. Применение новейших методов проектирования и технологии превратило М-50 (рис. 7) в уникальную машину, по проектным данным не уступавшую «Хастлеру». Ее появление над Тушином потрясло западных военных атташе, тем более что перед М-50 над трибунами пронеслась группа тяжелых сверхзвуковых самолетов Ту-22 (рис. 6) с двумя двигателями, установленными в хвостовой части фюзеляжа. Английский журнал «Флайт» писал в июле 1961 года, что с легкой руки сенатора С. Саймингтона этот изящный самолет за рубежом прозвали «Бьюти» («Прелесть»). Кстати, в НАТО советским машинам дают условные названия, при этом не очень заботясь о смысле. Важно, чтобы оно начиналось на соответствующую букву — Б (бомбер, бомбардировщик), Ф (файтер, истребитель), X (хеликоптер, вертолет) и т. д.

Второе поколение реактивных самолетов.

Второе поколение реактивных самолетов.

Второе поколение реактивных самолетов.

Второе поколение реактивных самолетов.

Что же касается «Хастлера», то автор книги «Бомбардировщики Запада» Б. Ганстон с горечью констатировал, что «два миллиарда долларов были потрачены напрасно...». Памятуя социальные проблемы США, эти миллиарды можно было бы использовать куда с большей пользой. И невольно думается о новых миллиардах, которые Белый дом ныне тратит на «сверхбомбардировщик» Рокуэлл Б-1.

«Нам разум дал стальные руки — крылья», — пели в 30-х годах. Тогда «стальные крылья» были скорее поэтическим образом, поскольку большая часть (машин делалась из дерева и перкаля, но теперь его следует понимать буквально. Только благодаря применению стали и титановых сплавов авиаконструкторам удалось преодолеть тепловой барьер. Ведь при полете со скоростью 3000 км/ч передняя кромка крыла и внутренние поверхности воздухозаборников двигателей нагреваются до 427° С, крыло и фюзеляж — до 260° С. Кинетический нагрев — так назвали это явление — потребовал решения ряда сложных инженерных проблем. Так, занявшись разработкой стратегического разведчика СР-71, главный конструктор американской фирмы Локхид К. Джонсон (кстати, «отец» злополучного самолета-шпиона У-2) решил, что безопаснее выведывать чужие секреты не только с большой высоты, но и на скорости не менее 3000 км/ч. СР-71, поднявшийся в воздух в апреле 1962 года, в основном был выполнен из титановых сплавов. Чтобы компенсировать температурные деформации, обшивку крыла крепили к силовому набору сваркой через продольный гофр, воздух для системы кондиционирования отбирался за компрессорами двигателей и охлаждался топливом, которое поступало к двигателям, нагретым до 320° С.

И в Советском Союзе проблема полета с большими сверхзвуковыми скоростями была успешно решена. 27 октября 1967 года летчик П. Остапенко на серийном самолете Е-266 прошел замкнутый тысячекилометровый маршрут со средней скоростью 2920,67 км/ч, при этом на борту машины были 2 т груза.

...Рост скоростей и связанное с ним изменение аэродинамики самолетов привели к значительному увеличению длины их разбега при взлете и пробега после посадки. К тому же у маленьких, тонких крыльев (что необходимо для сверхзвукового полета) были низкие несущие свойства на взлетно-посадочных режимах. Потому-то у «сверхзвуковиков» резко возросли посадочные скорости — у того же СР- 71 она достигает 334 км/ч, как максимальная у истребителя 30-х годов. Пришлось удлинять и упрочнять покрытия аэродромов.

Попытки сократить взлет и посадку самолетов были разными. Во-первых, конструкторы попробовали увеличить ускорение машин при взлете за счет повышения их энерговооруженности. С этой целью самолеты оснащали стартовыми ускорителями, не только сокращавшими разбег, но и позволявшими стартовать с места. Подобные работы проводились в США с истребителями Рипаблик Ф-84 «Тандержет», Ф-100 «Супер Сейбр», Ф-104 «Старфайтер», у нас экспериментировали с самолетом СМ-30. Пороховые ускорители и тормозные парашюты и сейчас применяются на многих типах машин.

Во-вторых, инженеры пробовали улучшить несущие свойства крыла за счет его механизации и управления пограничным слоем. Например, на американском многоцелевом истребителе Ф-4 «Фантом-II» крыло оснащено отклоняемым носком, закрылками, интерцепторами (своего рода элеронами, но размещенными на крыле) и системой сдува пограничного слоя. Это позволило сделать взлетно-посадочные характеристики «Фантома» приемлемыми для базирования на авианосцах (что американцы использовали в ходе (Грязной войны во Вьетнаме).

Более перспективным оказалось крыло изменяемой геометрии. Идея его не нова — еще в 30-е годы у нас испытывались самолеты И. Махонина и Г. Бакшаева с раздвижными консолями и монобиплан В. Шевченко и В. Никитина. То были опытные машины, но спустя три десятилетия внедрение самолетов с подобными, крыльями стало необходимым. Крыло изменяемой геометрии позволяет не только улучшить взлетно-посадочные характеристики машины, но и сделать ее еще и гибкой в тактическом отношении, поскольку при уменьшении угла стреловидности крыло становится прямым и длинным, что важно при полетах на малых высотах и скоростях.

Обычно крыло изменяемой геометрии имеет поворотные консоли, снабженные предкрылками, закрылками и интерцепторами, а сам самолет оснащается тормозным парашютом. Так, у американского истребителя Грумман Ф-14 «Томкет» со взлетным весом 32 т. стреловидность крыла меняется от 20 до 68°. Хотя максимальная скорость Ф-14 в 2,3 раза превышает звуковую, на посадку он заходит на 220 км/ч. Французские инженеры фирмы Дассо, разрабатывая истребитель с изменяемой геометрией крыла «Мираж-Ж» на базе серийного «Миража», добились того, что машина, развивавшая скорость в 2,2 Маха, приземлялась при 212 км/ч, а для пробега ей требовалось всего 400 м.

Крыло советского многоцелевого истребителя МиГ-23 (рис. 2) хорошо механизировано и может устанавливаться с углом стреловидности 16—72°, что гарантирует машине отменные летные качества. Первые же советские самолеты с подобным крылом демонстрировались на воздушном параде 1967 года.

Крылом изменяемой геометрии американцы оснастили и бомбардировщик Б-1 фирмы Рокуэлл. Любопытно, что его разработка заняла больше времени, чем весь «жизненный цикл» (от первой линии на ватмане до снятия с вооружения последнего из 19 тыс. экземпляров) бомбардировщика времен второй мировой войны Б-24 «Либерейтор». Летные испытания Б-1, начатые в декабре 1971 года, показали, что широко разрекламированных проектных данных достичь так и не удалось, зато стоимость программы возросла в 10 раз! Поэтому в июле 1977 года Пентагон отказался было от серийной постройки Б-1. Пересмотр этого решения правительством Р. Рейгана вызван отнюдь не радикальным улучшением конструкции машины, а стремлением империалистов США совершить еще один виток гонки вооружений.

Есть и еще один путь, позволяющий решить проблему сокращения взлета и посадки — это изменение направления вектора тяги. В 1958 году начались испытания первого в мире самолета вертикального взлета и посадки, английского Шорт С. 1. Четыре из пяти его двигателей по 965 кгс создавали вертикальную тягу, а пятый использовался как маршевый. Через два года британская компания Хаукер создала подобный самолет П. 1127, выхлопные сопла двигателей которого могли поворачиваться. В результате машина после вертикального взлета переходила в горизонтальный полет. Этот самолет стал прототипом истребителя-бомбардировщика «Харриер», широко применявшегося англичанами во время колониальной войны, развязанной против Аргентины, из-за Фолклендских (Мальвинских) островов. Эта машина, правда, под другим обозначением, принята на вооружение в США.

В нашей стране первый самолет вертикального взлета и посадки, созданный в ОКБ А. С. Яковлева (рис. 3), демонстрировался в 1967 году на воздушном параде в Домодедово. Тогда же зрители увидели и три самолета с укороченным взлетом и посадкой конструкции А. И. Микояна и П. О. Сухого. Для создания вертикальной составляющей тяги эти машины оснащались небольшим дополнительным ТРД, установленным в фюзеляже, перпендикулярно его оси. Применение реактивных двигателей изменило облик не только «сухопутных» самолетов. Первая в нашей стране экспериментальная летающая лодка Р-1 (рис. 4) была создана в ОКБ Г. М. Бериева в 1951 году. Ее испытания позволили исследовать гидродинамику тяжелого гидросамолета с большими взлетно-посадочными скоростями и его аэродинамику на «значительных скоростях.

Американская фирма Мартин в 1955 году построила по заказу ВМС США тяжелую летающую лодку многоцелевого назначения «Си Мастер», оснащенную стреловидным крылом и четырьмя двигателями. При испытаниях погибло два образца этих машин...

Что же касается ОКБ Г. М. Бериева, то его сотрудники, использовав опыт работы над Р-1, выпустили летающую лодку со стреловидным крылом М-10. В 1961 году летчики Н. Андриевский и Г. Бурьянов установили на этой двухдвигательной машине девять мировых рекордов, не превзойденных и поныне.

В последние годы за рубежом, в частности в США, гидроавиации стали уделять меньше внимания. Видимо, чины Пентагона и их партнеры по НАТО делают ставку на реактивные бомбардировщики дальнего действия Б-52 и Б-1. Кстати, новейшие боевые машины, разрабатываемые на Западе, проектируются с максимальными скоростями порядка 2,8 Маха, одновременно большое внимание уделяется пассивной защите. С этой целью самолетам придают формы с плавными очертаниями, предпринимаются всевозможные меры для уменьшения теплового излучения. Судя по моделям и перспективным машинам, представленным на XXXV Салоне в Бурже, можно говорить о стремлении ряда капиталистических стран создать «чисто западноевропейский» истребитель, способный конкурировать на «рынках оружия» с американскими самолетами. Так, разрабатывая многоцелевой истребитель «Торнадо», фирмы Англии, ФРГ и Италии даже пошли на создание международного консорциума...

Коренным образом изменили реактивные двигатели внешний вид и коммерческих самолетов. Первый в мире реактивный лайнер Ту-104 нимало не походил на своих поршневых предшественников. А следом за ним в аэропортах появился невиданный доселе авиалайнер — двухпалубный гигант Ту-114, долгое время остававшийся флагманом Аэрофлота. Немногие знают, что, когда ОКБ А. Н. Туполева создавало прототип этой эпохальной машины, турбовинтовых двигателей подходящей для нее мощности еще не было. Поэтому А. Н. Туполев решил применить на Ту-114 (рис. 5) восемь спаренных двигателей ТВ-2 с приводом на соосные винты. Пока шли испытания прототипа, в ОКБ Н. Д. Кузнецова разработали самые мощные в мире турбовинтовые двигатели НК-12, развивавшие 12 тыс. л. с. С тех пор Ту-114 вошел в историю авиации как самый скоростной самолет с винтовым движителем — он развивал до 900 км/ч.

К 60-м годам пальма первенства экономичности перешла от турбовинтовых двигателей к двухконтурным ТРД, или, как их еще называют, турбовентиляторным (правда, в последнее время среди турбовинтовых двигателей наблюдается своего рода ренессанс, коему они обязаны многолопастным пропеллерам, обладающим высоким КПД. В отличие от обычных ТРД у двухконтурных воздушный тракт двойной — через наружный кольцевой канал проходит воздух, нагнетаемый компрессором низкого давления. Если компрессор имеет одну-две ступени, его называют вентилятором, а работа его напоминает действие пропеллера — он засасывает воздух из атмосферы таким образом, что, пройдя через второй контур, тот создает дополнительную тягу. В зависимости от расхода воздуха через первый и второй контуры определяется так называемая степень двухконтурности. У современных авиадвигателей она варьируется от 0,2 до 5. По мере ее возрастания увеличивается диаметр второго контура, а длина его сокращается. В конце концов, вентилятор может превратиться в воздушный винт, а двухконтурный ТРД — в турбовинтовой двигатель.

Ими ныне оснащены почти все самолеты. Первым отечественным двигателем такого рода стал созданный в 1955 году под руководством П. Л. Соловьева Д-20П, развивавший на взлете тягу 5400 кгс при собственном весе 1468 кг (степень двухконтурности 1,0). Два Д-20П устанавливались на Ту-124. Что же касается турбовентиляторных двигателей большей степени двухконтурности — до 5, то ими оснащают многие аэробусы, в частности, американский «Боинг-747» и советский широкофюзеляжный авиалайнер Ил-86.

Автор статьи: П.Колесников.

Читайте также:

Хромой транзистор.
Мы обнаружили Пауэрса еще на подлете к границе
Танк Т-54
Артиллерийский тягач АТ-14


К записи есть 1 комментарий

Вообще-то МиГ-15 оснащался британским двигателем Роллс-Ройс Нин-II. Неожиданно да, и сразу сказка про неизбежность холодной войны начинает отдавать пропагандой.
А двигатель ВК-1 это усовершенствованный В. Я. Климовым двигатель Нин II, устанавливался на МиГ-15 бис.

Написать комментарий

RSS

rss Подпишитесь на RSS для получения обновлений.