제 XNUMX 차 세계 대전의 경험에 따르면 전선의 가장 취약한 측면 중 하나가 항공 비행장입니다. 전투 준비가 된 항공기가 대피소에 보존되어 있어도 파괴 된 활주로에서의 사용은 불가능합니다. 문제를 해결하는 방법은 분명했지만 기술 수준이 충분하지 않아 활주로가 필요없는 항공기를 만들 수 없었습니다. 첫 번째 제트 엔진은 낮은 추력 비율 (항공기의 질량에 대한 엔진 추력의 비율)로 인해 XNUMXkm 이상 가속되었습니다. 그러나 기술은 여전히 유효하지 않았습니다.
세계적인 엔진 빌딩 산업이 급성장 한 1950-s에서 수직 이륙 및 착륙 (VTOL, 영어 용어 - VTOL, 수직 이륙 및 착륙)이 가능한 항공기를 개발할 수있는 가능성이 제기되기 시작했습니다. 수직 이륙의 경우, 엔진의 추력은 항공기의 중량을 초과해야하지만, 그러한 기계는 격납고 또는 준비되지 않은 부지에서 곧바로 경보를 울릴 수 있습니다. 이러한 계획은 선박 항공에 대해 탁월한 이점을 약속했습니다. 최근 불가능한 프로젝트는 적극적으로 자금을 조달했습니다.
1957에서는 Ryan의 American X-13 Vertijet이 첫 비행을했습니다. 이 특별한 자동차는 모든면에서 수직으로 날아갔습니다. 엔진 추력의 방향은 수평면에서 가속을 시작하기 위해지면을 벗은 후에 변경되어야하고 1950에서는 회전식 노즐을 만드는 것에 대한 이야기가 없었기 때문에 디자이너는 수직 위치에서 바로 시작하기로 결정했습니다. 작은 비행기가 교수형에 처해 있었고 특수 마스트의 돌출부에 코 후크를 잡고 장치가 올라 가기 시작하면 시스템이 분리되었습니다.처음부터 공기 역학적 인 표면 (에일러론, 엘리베이터 및 방향)을 사용하여 항공기를 제어하는 일반적인 방법은 저속에서 완전히 비효율적이었습니다. "엔진에 매달려있는"기계의 위치는 분사기 (편향된 추가 제트 마이크로 모터)에 의해서만 수행 할 수 있으며 약 40 개의 설계를 접한 설계자는 이러한 시스템을 개발할 수있었습니다. Vertijet은 성공적으로 날아 갔으며, 시위 비행 중 미 국방부에 도착한 비행기조차도 통제하기 어려웠으므로 평균적인 기술을 가진 조종사가 접근 할 수 없게되었고 프로그램이 종료되었습니다. 록히드 (Lockheed)와 콘 베어 (ConVair)와 같은 다른 미국 기업의 수많은 프로젝트도 대량 생산에 도달하지 못했습니다.
"테이블"에서 "달"
우리는 소련과 영국의 대양 쪽 반대편에서이 주제를 다루었습니다. 새로운 기술 솔루션을 테스트하고 디버그하기 위해 영국의 TMR 및 소련의 Turbolet와 같은 다양한 실험용 스탠드가 구축되었습니다. 이 차량에는 터보 제트 엔진이 수직으로 장착되었으며 제트 타는 4 개의 트러스 브래킷으로 이격되어 있습니다. 외관 때문에 "터보 레트 (Turbolet)"는 "플라잉 테이블 (flying table)"이라고 불 렸습니다. 시험 장치에서 새로운 개념을 완전히 정당화하여 탁월한 취급을 보여주었습니다. 그러나 스탠드가 특별한 전술적 및 기술적 특성을 필요로하지 않는다면 전투기는 허용 가능한 품질과 정상적인 수평 비행을 가져야합니다. 이를 위해, 새로운 방향의 제트를 빗나가게하는 회전 노즐을 사용하여 추력 벡터의 변화를 달성 한 새로운 "리프트 - 행진"엔진 (PMD)을 개발할 필요가있었습니다. 최초의 엔진은 영국 롤스 - 로이스 페가수스 터보 팬이었습니다.
새로운 엔진의 롤스 - 로이스에 의한 설계는 Hawker가 착수 한 새로운 항공기의 개발과 동시에 진행되었습니다. 시드니 경 (Sir Sydney Camme) 경 스스로가 "브리튼 전투 (Battle of Britain)"기간에 왕립 공군 전투기의 기초를 형성 한 유명한 영국 엔지니어 중 한 명인 유명한 허리케인 항공기 설계자 인 자동차 제조에 참여했습니다. NATO는 새 프로젝트에 많은 관심을 보였고 개발 자금을 조달하기로 합의 했으므로 1960 가을에 최초의 실험 장비가 호커 공장에서 출시되었습니다. 우선, R.1127 Kestrel (비행기가 곧 명명 됨)은 "철조망으로"(철제 케이블로지면에 부착 된) 테스트 이륙주기를 만들었습니다. 발전소의 특성을 정확하게 결정하고 항공기의 공기 역학 특성을 연구해야했습니다. 마지막으로,받은 정보를주의 깊게 처리하고 필요한 변경을 한 후, 시험 비행사 인 Bill Bradford가 차를 공중으로 끌어 올렸습니다. Kestrel을 시작하고 테스트하는 것은 매우 빠른 속도로 진행되었으며, 1 년 후 Bradford는 성공적으로 항공 모함 Arc Royal에 첫 상륙했습니다. 한편, 롤스 - 로이스의 설계자는 엔진의 성능을 크게 향상 시켰고 거의 완전히 재 설계된 P.1127는 Harrier Gr.1 (해리어는 "늪지 해리어"를 의미 함)라는 시리즈에 포함되었습니다. 12 차량의 첫 번째 비행 중대는 1969 년에 완료되었습니다. 그녀의 주요 임무는 특이한 항공기 사용을위한 전술 개발이었습니다.
Veridzhet성공적인 X-13 착륙에 필요한 시동 돛대에 대한 접근의 정확도는 모든 조종사가 할 수있는 20 cm 정도였습니다. 착륙 할 때 조종사는 시동 마스트에서 특별한 표시로 항해해야했으며지면에서 명령을받습니다.
"달"의 해부학
Harrier 설계의 주요 특징은 발전소 및 항공기 제어 시스템에 있습니다. Pegasus (페가수스) 엔진에는 4 개의 제트 노즐이 항공기 측면에 쌍으로 배열되어 있으며 특수 체인 전송을 사용하여 89,5 °로 동시에 회전 할 수 있습니다. 따라서 수직 이륙으로 4 지점에서 리프팅 력이 적용되므로 항공기에 추가적인 안정성이 제공됩니다. 앞쪽 두 개의 노즐은 저압 터보 차저에 연결되고 뒤쪽 노즐은 엔진의 연소 챔버에 연결됩니다. 비행기의 엔진이 하나뿐이므로 여러 엔진의 작업을 정밀하게 조정할 필요가 없기 때문에 4 개의 노즐에 추진력을 분산하는 것이 매우 용이합니다. 축을 따라 노즐의 위치를 변경함으로써 항공기는 수직 이륙 및 착륙, 수평 비행, 심지어 "꼬리 전진"비행을 할 수 있습니다.
견인 PMD가 너무 커서 페가수스 노즐을 내리면 조종사가 항공기의 정상적인 위치를 거의 제어 할 수 없습니다. 이러한 위험한 모드에서는 자동 반응 제어 시스템이 활성화됩니다. 그것은 코 및 꼬리 부분뿐만 아니라 날개 콘솔에 설치된 마이크로 모터로 구성됩니다. 이 엔진에는 연소 챔버가 없지만 주 엔진 압축기의 특수 파이프 라인을 통해 압축 공기를 분사하여 작동합니다. 반응 제어 시스템은 Harrier가 어떤 방향 으로든 호버 (hover) 모드로 제자리로 돌아가고 굴림에 의해 제어되도록합니다. 항공기의 배치로 인해 "자전거"섀시 구성표가 사용됩니다. 그것은 항공기 축을 따라 위치한 두 개의 주요 기둥과 날개 끝 부분에 장착 된 두 개의 기둥으로 구성됩니다.
항공기의 내부 연료 탱크의 총 용량은 2861 l이며, 455 l에 대해 2 개의 추가 탱크를 보류 할 수도 있습니다. 수직 이륙 및 착륙시 거대한 소비 때문에 많은 양의 연료가 필요하므로 효율을 높이기 위해 리프팅 력의 단기 가동 부분이 엔진에 의해 날개 및 부품에 의해 생성되는 동안 "단축 된"이륙 모드가 사용됩니다. 이 결정은 항공기의 범위를 현저히 증가 시켰고, 매우 독특한 비행 스타일 때문에 Harrier는 별명 Jump Jet - "jet skip"을 받았습니다. 사고가 난 경우, 항공기는 가장 신뢰할 수있는 배출 좌석 중 하나 인 Martin-Baker Mk.9가 장착되어 있습니다. 이륙은 노즐을 수평 위치로 돌리고 제동 장치를 브레이크에 놓으면 파일럿이 엔진을 최대 속도로 가져오고 특수 손잡이를 움직이면 노즐이 내려 가고 제트 스트림은 해리어를 땅에서 내립니다.
포클랜드 제도를위한 싸움 동안, 해리어 항공기는 높은 효율을 보여 주었고 아르헨티나에서 근무하는 프랑스 신기루 III 전투기와 같은 심각한 상대조차도 위험한 상대임을 입증했습니다. 그러나 Harrier의 자질에 대해 가장 큰 이유는이 주목할만한 기계의 출현으로 미국과 다른 NATO 국가들이 오래 동안 자신의 VTOLS 개발을 포기했다는 사실입니다.
이륙시 "해리어". 왼쪽 공기 흡입구에있는 돌출부에주의하십시오. 현재 공기가 들어간 상태에서 급유 시스템의 붐을 정비하는 것입니다소비에트의 경험
소련에서는 많은 OKB가 수직 이착륙 문제를 다루었습니다. 대부분의 실험은 직렬 기계에 리프팅 모터를 설치하는 것으로 제한되었습니다. 그러나 Yakovlev Design Bureau 만 직렬 VTOL을 설계 할 수 있습니다. "수직선"작업 과정에서 많은 프로젝트가 고려되었습니다. 하나의 특별한 제안은 리프트 팬이 날개에 장착되어야하는 터보 팬 엔진 (Pegasus와 동일한 작동 원칙에 따라)을 사용하는 것이었고 회전은 기계식 드라이브가 아닌 가스 제트로 수행되었습니다. 그러나 Yakovlev는 높은 비중을 가진 새로운 엔진을 만드는 것이 엄청난 어려움과 관련이 있다는 것을 이해하고 리프트 크루즈와 추가 리프팅 엔진의 결합 된 추진 시스템을 갖춘 숙련 된 항공기의 개발을 제안했습니다. 실험은 Yak-28 직렬 인터셉터에 리프트 엔진을 설치하고 YNARX가 통제하는 최초의 소련 VTOL Yak-1963가 이미 36에 설치되어 시작되었습니다.
이례적인 기계로 인해 디자이너와 조종사 모두에게 많은 어려움이있었습니다. 새로운 야크는 큰 비용으로 비행 할 것을 배웠습니다. 스타 니 슬라브 모르도 빈 (Stanislav Mordovin)이 이끄는 설계자는 비행기 주변의 제트 기류 흐름과 지구 표면 근처의 많은 알려지지 않은 문제를 극복해야했습니다. 뜨거운 가스의 영향을 견딜 수없는 콘크리트 활주로를 보호하기 위해 보호 장치를 만들어야했습니다. 별도의 문제는 수직 이륙의 공기 역학의 특징이었습니다. 날개 아래에 희박한 공간이 생겨 차가 바닥에서 들어올 리게되었습니다. 많은 번거 로움과 제트 타기 시스템의 작동 원리는 작동 원리에 따라 "해리어 (Harrier)"와 동일합니다. 그럼에도 불구하고 문제는 해결되었으며, 곧 Valentin Mukhin이 관리하는 Yak-36는 Domodedovo의 항공 축제에서 그 기능을 시연했습니다. 그러나, 항공기는 너무 겸손한 범위와 작은 탑재량을 가졌으므로 전투 차량의 연속 생산은 논의되지 않았습니다.
전투기 JSF F-35 VTOL의 레이아웃시도는 고문이 아니다.
그러나, 곧 얻은 경험은 해군 항공으로 서비스에 들어간 Yak-38의 생성을 허용했습니다. 소련에서 적절한 PMD가 없었기 때문에 Yak-38에는 한 번에 3 대의 엔진이 장착되어 있었고 그 중 두 대는 조종사의 캐빈 뒤에 수직으로 설치되어 이륙 및 착륙시에만 켜졌다. 그리고 세 번째는 선회 노즐이 장착 된 상태였다. 한편으로는 새로운 PMD를 만들 필요가 없어졌지만 크루징 모드에서 꺼지는 두 개의 리프팅 엔진은 쓸데없는 밸러스트가되어 비극적으로 항공기의 특성을 "향상"시켰습니다.
3 개의 별도 엔진을 동시에 사용하면 작업을 조정하고 추진력을 조정하는 특수 시스템을 만들어야했습니다. 문제는 전자 장치를 사용하지 않고 해결되었습니다. 장치가 완전히 기계적이어서 안정성이 더욱 높아졌습니다. "과체중"이라는 큰 문제 때문에 Yak-38 디자인은 안전 마진을 손상시킬 수있는 곳에서도 최대한 가벼워졌습니다. 이로 인해 배출 시작을위한 수정을 만들 수 없었습니다. 파워 유닛 Yak-38의 문제가있었습니다. 항공기를 타고 다니는 순양함을 타기 시작한 열대 지방에서는 열차 엔진이 단순히 출발하기를 거부했습니다. 엔진에 동력을 공급하기 위해 산소 실린더를 추가로 설치해야만 견인력을 발휘할 수있었습니다.
Yak-38의 전투 능력은 극히 제한되어있었습니다. 첫째, 체중을 줄이기 위해 레이더를 포기해야했고 두 번째로 초기 Yaks는 유도되지 않은 로켓과 작은 구경의 폭탄을 제외한 모든 것을 공중으로 들어 올릴 수 없었습니다. - 바다와 공기 표적에 대항합니다. 무엇보다도, 항공기 탑재 순양함은 자체 대공 방어 시스템과 강력한 Granit 대함 미사일 시스템에 완전히 의존해야합니다.
비행 모드 F-35"오이"
Yak-38은 엔지니어와 군대가 VTOL의 작동과 사용에있어서 진정으로 소중한 개발을 축적 할 수 있도록 매우 평범한 비행 데이터와 공격적인 닉네임 인 "마스트의 방어막"을 갖추고 있었음에도 불구하고, 이미 유도 미사일로 무장 한 Yak-38M을 수정하고 (연료를 절약하면서) 단기간에 이륙하는 방법을 가르쳤으며 조종사 훈련을 위해 특수 프로그램이 개발되어 제어하기 어려운 항공기에서 효과적으로 조종 할 수있었습니다. 조종사가 불렀던 불의 "오이"침례는 특히이를 위해 창설 된 항공 그룹의 일원으로 아프가니스탄에서 일어났다.
Yak-38의 건설 중에는 자동 강제 배출 시스템 인 SK-3Me가 개발되었습니다. 사실 많은 경우에, 다수의 시스템이 고장 나면, 이륙하는 동안 조종사는 단순히 위험에 대응할 수있는 충분한 반응 시간을 갖지 못합니다. 예를 들어 호버링 모드에서 제트 방향타가 실패한 경우 1,5 초 후에 비행기가 "뒤쪽으로"뒤집습니다. CK-3M은 다양한 매개 변수를 분석하여 사람 앞에서 위험을 감지하고 조종사가 K-36 М 자리로 자동 배출되는 신호를 보냅니다. 그 결과, 소련에 대한 야크 -38의 사고율은 단순한 기록 이었지만, SC-3M이 켜진 상태에서이 항공기의 전체 작동 기간 동안 단일 조종사가 사망 한 것은 아닙니다. 승무원이 물에서 빠져 나왔을 때 항공기를 운반하는 순양함 "Minsk"에 관한 사건이있었습니다. 엔진은 Yak-38U (훈련 버전)에서 실패했고, 배 옆에 떨어 졌던 비행기는 빠르게 가라 앉기 시작했습니다. 시간에 방아쇠를 당긴 투석기는 이미 잠수 한 항공기의 조종석에서 두 조종사를 모두 내 렸습니다. 조종사는 순양함 갑판 위의 낙하산 위에 착륙했습니다. 소련의 붕괴 이후, 모든 야크 - 엑스 노츠 (Yak-38)는 더 이상이 기계가 필요 없기 때문에 폐기되었다. 이 항공기의 마지막 비행은 MAKS-95 에어쇼에서 데모 프로그램을 준비하는 동안 발생했으며 사고로 끝났습니다. 두 조종사는 모두 살아 남았습니다.
1980-ies의 끝에서 생성 된 Yak-41는 Yak-38 개념의 직접적인 개발이되었지만 초음속 비행의 가능성이있었습니다. 이 프로젝트는 Alexander Yakovlev - Sergey Yakovlev의 아들에 의해 주도되었습니다. 처음에는 비행기에 단일 리프트 추진 엔진을 설치할 계획 이었지만 전체 프로그램을 후원 한 Dmitry Ustinov의 죽음으로 인해 새로운 발전소에서의 작업이 지연되어 곧 완전히 멈추었으며 설계자는 조합 회로가있는 회로의 사용을 결정할 수 밖에 없었습니다 엔진. Yak-38의 경험에서 이미 명백해진 그러한 결정의 악의에도 불구하고 항공기의 건설은 새롭고 강력하며 경제적 인 터보 팬 엔진을위한 기계의 변경으로 모든 시스템 및 어셈블리의 개발에 필요했습니다. Yak-41M의 업그레이드 된 버전은 9 March 1987를 시작했으며 각 테스트 단계를 거치면서 비행기가 상당히 성공적이라는 사실이 점점 명확 해졌습니다. 조종사 Andrey Sinitsin이 VTOL 항공기의 등반 및 비행 고도에 대한 12 세계 기록을 세웠다는 사실은 고유성에 대해 말하고 있습니다. 소련의 붕괴와 함께 새로운 이름 인 Yak-141을받은 차의 작업 진행이 둔화되었고 1991에서 발생한 사고는 단지 프로젝트를 단축 할 수있는 이유가되었습니다.
유럽 1960-s 초기에 자체 기계를 개발하기 시작한 프랑스는 VTOL 설계에있어 어느 정도 성공을 거두었습니다. 그 중 첫 번째는 이미 오르페우스 803F 메인 엔진에 추가로 장착 된 신기루 발자크 전투기입니다. 1964 해의 항공기 테스트는 재난으로 끝났습니다. 다음 항공기 인 Mirage V는 전작의 디자인을 반복하여 세계 최초의 초음속 VTOL이되었습니다. 그러나 그는 사고로 고통을 겪었고 통상의 이륙과 착륙으로 전통적인 항공기를 선호하여 업무가 중단되었습니다.
1960-s의 끝에서 독일에서 몇 가지 VTOL 디자인이 개발되었습니다. 첫 번째는 Dornier Do.31 전술 수송 항공기였습니다. 성공적인 재판에도 불구하고, Do.31 작업은 운송 헬리콥터와의 경쟁으로 인해 중단되었으며 결국 사용하기가 더 쉬워졌습니다. 독일 기술자의 또 다른 특별한 발전은 EWR-Sud VJ-101 초음속 요격 전투기입니다. 그의 주 추진 엔진은 날개 팁 (및 동체의 추가 리프트 엔진)에있는 2 개의 회전식 나셀에 위치합니다. 계산에 따르면, 전체 엔진의 회전 시스템은 회전식 노즐로 인한 추력 벡터의 변화와 비교할 때 특정 가중치를 부여해야합니다. 이 항공기의 제트 제어는 발전소 자체의 추진력을 제어함으로써 이루어졌습니다. 따라서 호버 모드에서 비행기는 3 개의 엔진에서 균형을 유지했습니다. 디자인의 아름다움과 비행 중에 얻은 좋은 성능에도 불구하고 VJ-101은이 시리즈에서 출시되지 않았습니다. Veg-191 전투기에 장착 된 VFW-Fokker 사의 Pegasus 엔진에 대한 작업도 실패했습니다. 해리 어의 특성이 스트림으로 전달되면 더 높아졌으며 단순히 새 차를 가져 오는 것이 부적절했습니다.
향후 전망
미 해군 해리어 항공기가 널리 보급 되었음에도 불구하고이 국가의 VTOL 항공기 개발은 멈추지 않았다. 일부 보고서에 따르면 디자인 국 (Design Bureau) 간의 1990-ies의 중간에 있습니다. A.S. Yakovlev와 Lockheed Martin은 JAST 프로그램에 따라 US Air Force (나중에 JSF로 명칭 변경)로 유망한 전투기를 만드는 공동 작업에 대한 합의서에 서명했습니다. 이 계약에 따라 OKB im. A.S. Yakovlev는 VTOL의 VTOL에 대한 정보와 연구 결과뿐만 아니라 미래의 Yak-201 전투기의 예비 설계를 미국 측에 제공했습니다. 이 데이터는이 방향에서 가장 현대적인 개발 인 JSF F-35 Lightning II를 작성하는 데 사용되었습니다. 현재까지이 항공기는 비행 테스트 중입니다. 새로운 다목적 전투기는 지속적이고 효과적인 현대화에도 불구하고 도덕적으로 쓸모없는 전투기 인 Harrier를 대체해야합니다. F-35 동력 장치는 Pratt & Whitney가 F-119 용으로 특별히 개발 한 F-100-PW35 터보 팬 엔진을 사용합니다. VTOL 버전의 새로운 항공기의 특징은 동체에 수직으로 장착 된 외부 팬의 사용입니다. 반대 방향으로 회전하는 임펠러로 전달되는 토크는 샤프트를 통해 터빈에서 전달됩니다.
많은 현대 군사 분석가들은 VTOL 변형에서 F-35에 대해 상당히 회의적입니다. 외부 팬 (비행 중에는 사용할 수 없음)을 사용하는 것이 체중 절감 측면에서 가장 좋은 해결책이 아니며 록히드 마틴 (Lockheed Martin)은 Yakovlev 디자인 국의 실수를 여러 측면에서 반복했다. 그럼에도 불구하고 짧은 (또는 수직) 이륙 및 수직 착륙을 가진 항공기의 개발은 오늘날 가장 유망하고 관련성이 높은 분야 중 하나입니다. 결국, 정찰 위성과 고정밀 도로 사용 덕분입니다. оружия 군용 비행장과 같은 구조는 점차 과거의 일로 변해가고 있으며, 모든 패치에서 임무를 수행 할 수있는 모바일 VTOLT로 나아 간다.