항공기의 심장: 유망한 러시아 VTOL 항공기를 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있는 항공기 엔진 및 기술 솔루션
기사 수직 이륙: 막다른 방향 또는 전투 항공의 미래 수직 이착륙 항공기(VTOL)로 인한 실제 및 인지된 단점이 고려되었습니다.
차세대 VTOL 항공기의 출현으로 그 특성이 비슷한 무게와 크기 특성의 "클래식" 전투 항공기에 가까워지고 있음을 알 수 있습니다. Yak-38이 비행 및 기술적 특성(LTH)에서 MiG-21bis 및 MiG-23ML보다 현저히 열등했다면 Yak-141과 MiG-29의 LTH 차이는 더 이상 중요하지 않은 반면 일부 매개 변수에서는 Yak-141이 이겼습니다. "고전적인"F-35A, VTOL F-35B 및 F-35C의 항공 모함 버전을 포함하는 F-35의 미국 라인에 대해 이야기하면 특성이 이미 상당히 비슷합니다.
VTOL 항공기의 소규모 분포에 대해 이야기할 때 그들은 이 기술 자체가 훨씬 더 복잡하다는 사실을 잊었습니다. 모든 국가에서 이를 처리할 수 있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 틸트로플레인은 아직 널리 보급되지 않았으며 오히려 발전했음에도 불구하고 우리가 없습니다. 비행 그러나 개종기의 효과와 전망을 의심하는 사람은 거의 없습니다. VTOL 항공기의 경우 상황이 비슷합니다. 기술 기반 없이는 구축하기가 매우 어렵습니다. 사실, XNUMX세기에 미국만이 이것을 할 수 있었습니다.
유럽 국가들은 일반적으로 전투 항공기 제작 능력을 점차 잃어가고 있으며 개발에는 시간이 많이 걸리고 재정적으로 많은 비용이 듭니다. 예를 들어 스웨덴에 대해 이야기하면 "Grippen"에는 F / A-404 Hornet의 American General Electric F18 엔진을 기반으로 한 터보 제트 엔진 (TRD)이 있습니다. VTOL 항공기에 대해 이야기하기 위해 여기에서 실제로 무엇을 이야기할 수 있습니까? 영국은 차세대 VTOL "Harrier" 개발을 포기하고 미국 F-35B로 전환하면서 VTOL 항공기 제작 능력을 잃었습니다. 프랑스는 이 방향으로 실험 중이었습니다.
PRC도 마찬가지입니다. 개발 및 생산 중인 것들이 많지만 항공기 엔진의 경우에는 어떤 식으로도 해결되지 않습니다. 추력 및 터보제트 엔진 리소스 측면에서 심각한 지연이 있습니다. 그러나 VTOL 항공기용 엔진을 만드는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 중국의 엔진 제작 산업이 문제를 해결하자마자 VTOL 항공기 주제에 밀접하게 참여할 것이라고 가정 할 수 있습니다.
중국과 미국 언론의 정보에 따르면 J-18 VTOL 항공기(NATO 분류 "Red Eagle"에 따른 "Jian-18")에 대한 작업이 중국에서 강화되었습니다. VTOL 글라이더는 시그니처를 줄이는 기술을 사용하여 만들어져야 하며 사거리는 약 2km가 될 것이며 능동 위상 안테나 배열(AFAR)이 있는 레이더 스테이션(레이더)이 J-000에 설치됩니다.
중국은 60세기의 1994년대부터 VTOL 항공기를 개발하려고 노력해 왔으며, 이 항공기를 위해 퇴역한 Harrier도 영국의 수집가로부터 구입했습니다. 141년에 러시아의 VTOL Yak-2025이 같은 목적으로 구매되었다고 합니다. 중국 VTOL 항공기는 XNUMX년까지 등장할 것으로 추정된다.
VTOL 항공기 및 터보제트 엔진 제작과 관련하여 러시아는 소련으로부터 그러한 백로그를 얻었으며 다른 국가에서는 부러워 할 수 있습니다. 많은 시간이 지났음에도 불구하고 이 예비금은 사용할 수 있고 사용해야 합니다.
소련은 VTOL 항공기의 연속 샘플을 생성할 수 있는 두 국가 중 하나였으며 Yak-141이 생성된 곳은 소련이었습니다.
대부분의 비행 특성에 의존하는 항공기의 핵심은 터보제트 엔진입니다. 논리적 체인을 추적하는 것은 어렵지 않습니다. 터보제트 엔진의 특정 및 최대 출력이 증가함에 따라 VTOL 항공기 매개변수는 점점 더 "클래식" 항공기의 매개변수에 접근하고 있었습니다.
그리고 러시아 VTOL 항공기를 만들려면 우선 적합한 엔진을 만들어야 합니다.
VTOL 항공기용 엔진
두 가지 방법이 있습니다.
첫 번째는 오랜 지연으로 작업 중인 Su-30용 57단계 엔진인 유망 제품 30 터보제트 엔진을 기반으로 유망한 VTOL 항공기용 항공기 엔진을 만드는 것입니다. Product XNUMX 터보제트 엔진의 특성이 분류되어 있어 이 엔진에 로터리 노즐을 장착할 수 있는지 여부에 대한 정보가 없어 얼마나 현실적이라고 말하기는 어렵다. 벡터(SVT).
VTOL 항공기에 리프팅 모터를 장착하는 것은 옵션이 아닙니다. 이것은 지난 세기의 기술입니다. 즉, 제품 30에서 팬에 동력인출장치를 제공해야 합니다. 그리고 이것이 이 터보제트 엔진에서 원칙적으로 가능한지 여부는 알려져 있지 않습니다.
수직 이착륙을 위한 터보제트 엔진의 사용은 뜨거운 제트 기류에 의한 활주로(활주로)의 파괴로 인해 VTOL 항공기의 운항 중 문제를 야기함
그러나 또 다른 가능성이 있습니다. 한 번에 Yak-141 항공기의 엔진이 뛰어난 특성을 보였고이를 기반으로 기사에 설명 된 유망한 터보 제트 엔진 개발이 계속됩니다. 소련의 유산: Product 79를 기반으로 한 XNUMX세대 터보제트 엔진.
잠재적으로 유망한 러시아 VTOL 항공기의 핵심은 소유즈 AMNTK가 개발한 R579-300 터보제트 엔진이 될 수 있습니다.
ANMTK "소유즈"에서 개발한 TRD R579-300
TRD R579-300
왜 터보제트 엔진 R579-300인가?
제조업체에 따르면 이 항공기 엔진은 XNUMX세대 항공기 엔진 덕분에 안전하게 사용할 수 있으며 복잡한 기술 작업 및 재료를 사용하지 않고 효과적인 설계 솔루션을 사용하여 고성능을 얻을 수 있습니다. 우리 산업은 유망한 터보제트 엔진의 개발 및 양산을 지연시킬 수 있습니다.
개발자 웹 사이트에는 최대 애프터 버너 추력이 최대 579-300 kgf인 VTOL 항공기에 대한 옵션을 포함하여 다양한 버전의 R21-23 터보제트 엔진의 특성이 포함된 표가 포함되어 있습니다.
다양한 항공기용 터보제트 엔진 R579-300 구현을 위한 옵션
터보제트 엔진 R579-300에는 러시아의 유망한 VTOL 항공기에 매우 유망한 솔루션이 되는 두 가지 기능이 있습니다.
첫 번째는 터보제트 샤프트에 40MW 이상의 부하를 연결하는 기능입니다.
두 번째는 적응형 바이패스 비율과 조정 가능한 압축 비율입니다.
터보제트 엔진 샤프트에 부하를 연결할 수 있으므로 F-35B에서 구현되는 방식과 유사하게 리프팅 팬을 장착할 수 있습니다. 리프트 팬은 무겁고 연료 집약적인 보조 리프트 모터의 필요성을 제거할 뿐만 아니라 활주로의 열 부하를 줄여줍니다.
또한, XXI 세기에 전투 항공기의 전투 안정성의 기초는 높은 확률로 다음을 포함한 유망한 공중 자기 방어 시스템이 될 것입니다. 공중 자기 방어용 레이저 시스템 전자전(EW) 수단. AFAR 레이더의 출력을 높이려면 강력한 전력원이 탑재되어 있어야 합니다. 이것은 터보제트 엔진 샤프트의 발전기일 수 있습니다.
독일에서 개발된 킬로그램당 1킬로와트의 전력 밀도를 가진 20메가와트 용량의 초전도 동기 항공기 엔진 프로토타입 - 동기 전기 기계의 가역성을 감안할 때 이 기술을 기반으로 최소 치수의 소형 발전기 및 고효율을 생성할 수 있습니다. 사진: Demaco.nl
뿐만 아니라, 조절 가능한 바이패스 비율에 의해 큰 기회가 주어질 것입니다. 이는 최대 바이패스 비율이 크고 그에 따라 통과하는 공기량이 많기 때문에 콜드 제트 스트림을 생성할 수 있습니다. 이 경우 "차가운" 제트 기류의 속도는 "뜨거운" 제트의 속도에 비례합니다.
Soyuz AMNTK의 개발자에 따르면 R579-300 터보제트 엔진을 기반으로 한 유망한 러시아 VTOL 항공기에서 리프팅 팬을 사용하고 외부 회로에서 공기를 빼냄으로써 메인 노즐을 돌리지 않고 수직 이륙을 실현할 수 있으며, 중앙/후미 동체와 날개 끝의 작은 하향 노즐을 통해 배출됩니다(후자는 VTOL 항공기를 안정화하는 데 사용해야 함). 동시에 아래쪽으로 향하는 제트 기류의 온도는 약 섭씨 150-200도가되어 유망한 VTOL 항공기의 수직 이륙 (또는 짧은 이륙으로 이륙) 중 활주로 재료 파괴 문제를 완전히 해결할 것입니다.
잠재적으로 리프팅 팬도 사용하지 않을 때 옵션을 고려할 수 있으며 수직 이착륙은 "차가운"회로에서 VTOL의 여러 지점에 위치한 노즐로 공기를 제거하기 때문에만 수행됩니다. 동체.
그러나 선박과 육상 모두에서 VTOL 항공기의 작동을 상당히 복잡하게 만드는 것은 바로 제트 기류의 고온입니다.
이전에 생성된 VTOL 항공기는 활주로를 심하게 파괴했으며 현대 VTOL 항공기 F-35B에는 이러한 문제가 있습니다. 터보제트 엔진 회전 노즐에서 나오는 뜨거운 불꽃이 사진 이미지에서 명확하게 보입니다.
"저온" 수직 이착륙의 가능성을 제공할 뿐만 아니라 유망한 레이저 자기 방어 시스템, 전자전 및 AFAR이 있는 레이더 시스템에 에너지를 제공하는 것 외에도 리프팅 팬 및 적응형 우회 비율을 통해 여러 가지를 구현할 수 있습니다. 유망한 VTOL 항공기에서 더 많은 이점.
추가 혜택
터보제트 엔진의 XNUMX차 회로에서 유입되는 다량의 냉기는 수직 이착륙 단계에서만 사용할 수 있는 것이 아니다. 고도와 비행 속도의 전체 범위에서 항공기의 공기역학과 조종성을 향상시키는 유망하고 효과적인 방법 중 하나는 경계층 제어입니다.
경계 레이어 제어 원리
경계층 제어는 경계층의 에너지를 증가시켜 넓은 범위의 받음각에서 날개 주위의 중단 없는 흐름을 보장하는 것으로 구성됩니다. 경계층에 대한 영향은 유선형 표면에서 흐름의 정체를 약화시키거나 방지하는 데 필요합니다. 소련에서는 MiG-21 전투기가 경계층을 날려 이륙 및 착륙 중 날개의 양력을 증가시키는 데 사용되었습니다. 고압 공기는 플랩의 앞쪽 가장자리에 있는 슬롯을 통해 공급되었습니다.
MiG-21PF / PFS / SPS(경계층 분사)는 비포장 비행장에서 운용하기 위해 개발되었습니다. 이를 위해 전투기에는 압축기에서 공기 블리드가있는 R-11-F2S-300 엔진과 플랩에서 경계층을 불어내는 시스템이 장착되어 실행 길이를 평균 480으로 줄일 수있었습니다. m, 착륙 속도 240km / h!
R579-300 터보제트 엔진을 장착한 유망한 VTOL 항공기에서 경계층 제어는 제어의 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 예를 들어 동체의 공기역학적 효율성의 단점을 보완할 것입니다. 레이더 신호를 줄이기 위한 최적화의 결과입니다.
차가운 공기의 강력한 흐름을 생성하는 터보제트 엔진의 능력은 VTOL 항공기의 기체-역학적 제어를 구현하는 데 사용될 수 있으며, 이는 차례로 공기역학적 제어의 크기를 감소시키거나 일부를 포기할 수 있습니다. , 결과적으로 전투 항공기의 레이더 서명이 감소합니다.
Gas-dynamic control은 "Harrier" VTOL 항공기에서도 사용되었지만 당시의 터보제트 엔진의 힘으로 인해 실제로 효과적이지는 않았습니다.
마지막으로 차가운 공기를 사용하여 터보제트 엔진 노즐 및 기타 구조 요소를 냉각할 수 있습니다. 그러면 적외선 센서로 유망한 VTOL 항공기의 탐지 범위를 줄이고 적외선 유도 헤드(IR 찾는 사람).
원칙적으로 이 모든 것은 바이패스 비율이 높은 엔진이 설치된 경우 수평 이착륙이 가능한 항공기에서 구현할 수 있지만 VTOL 항공기에는 종종 단점으로만 간주되는 또 다른 장점이 있습니다. 그 리프트 팬.
리프팅 팬
리프트 팬의 사용 자체는 별도의 제트 엔진을 사용하는 것보다 더 효율적입니다. 적어도 연료 소비가 적고 리프트 팬에 의해 생성되는 찬 공기 흐름 때문에 활주로를 파괴하지 않는 것과 같은 방식으로 활주로를 파괴하지 않기 때문입니다. 제트 엔진의 백열 제트는 아래쪽으로 향합니다.
또한, 리프팅 팬을 구현하기 위해서는 터보제트 엔진 샤프트에서 고출력을 끌어내는 기술의 개발이 필요하다. 이 기술의 부작용은 터보제트 엔진 샤프트에 리프팅 팬 자체와 함께 탑재된 레이저 자기 방어 시스템, 전자전 장비에 전력을 공급하는 데 필수적인 전기 에너지 생성기를 배치할 가능성이 있다는 것입니다. 이미 위에서 언급했듯이 AFAR이 있는 레이더.
VTOL 항공기에 강력한 전기 및 공기 공급 장치가 있으면 전기 및 공압 드라이브를 위해 신뢰할 수 없고 위험한 유압 드라이브를 완전히 포기할 것입니다.
연료와 함께 공기는 터보제트 엔진이 모든 특성을 실현할 수 있도록 하는 가장 중요한 구성 요소입니다. 항공기에 탑재된 터보제트 엔진에 공급되는 공기량이 부족한 상황이 발생합니다. 이 문제는 항공기가 고도 비행장, 높은 비행 고도에서 또는 집중적인 기동 중에 작동될 때 발생할 수 있습니다.
이 상황에서 유망한 VTOL 항공기는 위쪽 플랩이 열리고 아래쪽 플랩이 닫힌 상태에서 리프팅 팬을 사용하여 추가 공기량을 엔진에 펌핑할 수 있습니다. 이 경우 특수 채널을 통한 공기 흐름이 터보제트 엔진으로 들어가 최대 출력으로 작동할 수 있습니다.
리프팅 팬 VTOL F-35B
예를 들어, 고고도 비행장 어딘가에서 완전한 전투 부하로 "고전적인"전투기를 이륙하려면 길이가 300km인 활주로가 필요하지만 VTOL 항공기는 다음과 같은 규정으로 인해 추가 공기량이있는 터보 제트 엔진은 길이가 500-XNUMX 미터 인 활주로에서 "수평"이륙을 수행합니다.
조사 결과
터보제트 엔진의 특정 및 최대, 애프터 버너 및 비 애프터 버너 출력의 성장은 "클래식" 항공기와 VTOL 항공기 간의 차이를 크게 제거합니다.
유망한 "클래식"전투기와 VTOL 항공기의 특성은 10-15 % 내에서 다를 것이라고 가정 할 수 있습니다. 예를 들어, VTOL 항공기는 전투 하중이 1-2톤 줄어들며, 이는 "클래식" 항공기가 8톤이고 VTOL 항공기가 6-7톤이면 견딜 수 있습니다. 어쨌든 항공기에는 서스펜션이 충분하지 않습니다. 포인트, 특히 동체 내부 포인트, 그래서 그러한 덩어리에 무기를 걸 수 있습니다. 또는 "클래식" 항공기의 페리 범위는 VTOL 항공기보다 200~300km 더 길며, 약 XNUMX~XNUMXkm이면 중요하지 않습니다.
동시에 VTOL 항공기는 "클래식" 전투 항공기에서 실현할 수 없는 이점을 갖게 됩니다.
측면에서 우주 정찰 자산의 혁신적인 개발 и 장거리 정밀 무기, 극초음속 포함, 적의 갑작스러운 공격에 전투기의 생존을 보장하기 위해 전투기를 위장된 소규모 비행장에 분산시키는 가능성만이 생존을 보장할 수 있습니다.
VTOL 항공기와 이동 비행장의 작전 배치를 위해 개발된 서비스의 조합은 적의 깊은 공격에 가장 강한 전투 항공기를 만드는 것을 가능하게 할 것입니다.
그리고 물론 VTOL 항공기는 러시아 해군에서 틈새 시장을 찾을 것입니다. 함대 (네이비).
- 안드레이 미트로 파 노프
- Amntksoyuz.ru, Journal.almaz-antey.ru
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