Евгений Ружицкий - Американские самолеты вертикального взлета

В процессе разработки реактивных СВВП, которой фирма «Райан» начала заниматься в 1947 г., перед ней встала необходимость исследовать характеристики ТРД при работе в вертикальном положении и характеристики устойчивости и управляемости самолета с ТРД на режиме висения. Для этого фирмой в 1950 г. был построен беспилотный летательный стенд, снабженный ТРД, установленным на нем в вертикальном положении, и системой управления с помощью газовых и струйных рулей, испопивавшийся на привязи.

Экспериментальныи самолет Райан Х-13 «Вертиджет» на взлетно-посадочной тележке с поднимающейся рампой

Позже в 1953 г.( был построен и пилотируемый стенд, имеющий такую же компоновку, как и экспериментальный самолет Х-13, и испытывавшийся в свободном полете на режиме висения. Практика создания подобных летательных стендов нашла в дальнейшем самое широкое применение для исследований характеристик силовой установки и системы управления в полете на режиме висения разрабатываемых СВВП.

Первоначально на самолетах предполагалось установить американский ТРД Вестингауз J-40 с тягой 3400 кгс и удельной тягой 2,5 кгс. Однако удельная тяга этого двигателя была сочтена недостаточной для СВВП, для которого выбор двигателя является решающим критерием. Поэтому был выбран для установки на СВВП английский ТРД Роллс-Ройс «Эвон» R.A.28 с тягой 4540 кгс и удельной тягой 3,45. Фирмой «Райан» было закуплено несколько двигателей R.A.28, у которых были модифицированы топливная система и система смазки и несколько увеличена тяга. В дальнейшем предполагалось использовать американский двигатель Райт J-69 с большей удельной тягой. Фирма «Райан» получила также контракт на испытания ТРД Роллс-Ройс «Эвон» в вертикальном и горизонтальном положении и построила специальный стенд для испытания двигателей.

Проект истребителя, вертикально взлетающего с поворотной рампы авианосца

Первый СВВП Х-13 был построен в 1955 г. и начал проходить наземные испытания на базе ВВС США, где совершил ряд полетов с помощью вспомогательного шасси, позволяющего осуществлять обычные взлет и посадку. Наземные испытания включали 15 часов испытаний на стенде в вертикальном положении и 10 часов - в горизонтальном положении.

Первый полет па режиме висения СВВП Х-13 совершил в начале 1956 г., а первый полет с переходом от вертикального взлета к горизонтальному полету и зачем к вертикальной посадке в ноябре 1956 г. (летчик-испытатель Пит Джирард).

В 1956 г. фирмой «Райан» был построен второй экспериментальный СВВП Х-13 с обычным трехопорным шасси, который совершал взлет с разбегом, переходил к полету на режиме висения, а затем совершал посадку с пробегом. В процессе испытаний СВВП Х-13 фирма «Райан» встретилась с рядом новых проблем, одной из которых стала необходимость преодоления гироскопического эффекта вращающихся масс двигателя и гироскопической прецессии, воздействующих на путевое и продольное управление, что потребовало разработки для СВВП системы автоматической стабилизации. Другой проблемой стал срыв потока на треугольном крыле при углах атаки более 30° на переходных режимах, вызывавший неустойчивость движения СВВП.

Оба СВВП успешно проходили летные испытания, которые завершились без каких-либо летных происшествий в 1958 г., когда разработка СВВП Х-13 была прекращена ВВС, отдавшими предпочтение СВВП с горизонтальным положением фюзеляжа. Общая стоимость разработки, постройки и испытаний двух экспериментальных СВВП Х-13 превысила 7 млн. долл. Тем не менее ВВС и флот США не раз возвращались к схеме СВВП с вертикальным положением фюзеляжа, предлагая ее использовать для палубных истребителей легких авианосцев, взлетающих с поворотных рамп.

Самолет Х-13 выполнен но бесхвостовой схеме с треугольным крылом и одним ТРД и не имеет обычного шасси.

Фюзеляж отличается небольшим удлинением, в носовой части его размещена кабина летчика. При переходе от вертикального взлета к горизонтальному полету и обратно сиденье летчика может наклоняться вперед на 70°. Для улучшения обзора, особенно при вертикальном взлете и посадке, фонарь имел большую площадь остекления, а в кабине было установлено зеркало заднего обзора, как на автомобиле.

Посадка самолета Х-13 на взлетно-посадочную тележку с поднятой рампой

Крыло треугольное, высокорасположенное, малого удлинения, размахом 6,4 м со стреловидностью по передней кромке около 60°. Площадь крыла - 17 м2, нагрузка на крыло 215 кг/м2. На крыле имеются элероны, а на концах крыла установлены небольшие вертикальные шайбы.

Шасси. Особенностью конструкции самолета является отсутствие шасси. Для взлета и посадки самолета используется тележка с установленной на ней рампой; последняя может подниматься гидравлическими силовыми цилиндрами и принимать вертикальное положение. При подготовке самолета к взлету рампа опускается, на ней устанавливается самолет, затем она поднимается. Самолет имеет крюк в носовой части фюзеляжа, который зацепляется за трос прицепного устройства на рампе. Кроме того, на экспериментальном самолето па центральной части фюзеляжа установлены вспомогательные ферменные стойки, опирающиеся на рампу. Когда рампа, поднимаясь, занимает вертикальное положение, самолет повисает на крюке «подобно летучей мыши».

При вертикальном взлете с рампы, к которой самолет подвешен на крюке, летчик увеличивает тягу двигателя, самолет при этом перемещается вверх, крюк выходит из зацепления с тросом и самолет вертикально поднимается, а затем постепенно переходит в горизонтальный полет.

Перед посадкой летчик переводит самолет из горизонтального в вертикальное положение, в котором самолет поддерживается тягой двигателя. При уменьшении тяги самолет снижается, затем, управляя тягой двига-теля и газовыми и струйными рулями, летчик подводит самолет к рампе, пока не зацепится крюком за трос. После этого рампа вместе с самолетом опускается в горизонтальное положение.

Для того чтобы летчик мог точно определить расстояние до рампы при приближении к ней, на рампе в горизонтальном положении была установлена мерная рейка с нанесенными на ней делениями. Кроме того, сверху рампы расположена площадка, на которой наxoдится оператор, подающий руками сигналы летчику.

По мнению фирмы «Райан», такой метод взлета и посадки вертикально взлетающих самолетов дает ряд преимуществ, позволяя значительно упростить конструкцию самолета, отказавшись от обычного шасси, и получить экономию в весе конструкции. Тележка с рампой может использоваться также для транспортировки СВВП к районам боевых действий и для технического обслуживания. В рекламных целях тележка с рампой и установленным на ней СВВП Х-13 была отбуксирована непосредственно к зданию Пентагона в Вашингтоне, где были продемонстрированы взлет с тележки, переход к горизонтальному полету, а затем вертикальная посадка на тележку.

Силовая установка состоит из одного ТРД Роллс-ройс «Эвон» R.A.28, установленного в хвостовой части фюзеляжа, воздух в двигатель поступает через боковые воздухозаборники. Тяга двигателя составляет 4540 кгс, что при взлетной массе самолета 3630 кг позволяет получить тяговооруженность 1,25.

Управление. В горизонтальном полете самолет управляется с помощью элеронов и руля направления. На вертикальных режимах самолет управляется с помощью газовых рулей и струйной системы управления: на концах крыла расположены реактивные сопла, к которым подводится сжатый воздух, отбираемый от компрессора ТРД.

Размеры:

размах крыла 6,4 м

длина самолета 7,32 м

высота самолета 4,57 м

Двигатель 1 ТРД Роллс-Ройс

«Эвон»И.Л.28

взлетная тяга 4540 кгс

Массы и нагрузки:

взлетная 3630 кг

Наиболее многообещающим способом увеличения тяги ТРД является использование второго контура с вентилятором большого диаметра, обеспечивающего также уменьшение расхода топлива и снижение скорости и температуры газов. Поэтому двухконтурные ТРД получили широкое применение в СВВП. Их развитием стала турбовентиляторная силовая установка с вынесенными вен-тиляторами, располагаемыми в крыле или фюзеляже и используемыми для создания вертикальной тяги.

Исследования СВВП с турбовентиляторной силовой установкой были начаты фирмами «Райан» и «Дженерал Электрик» в 1959 г. сперва по предварительному контракту с армией США, а в 1961 г. был заключен контракт с управлением транспортных средств армии США стоимостью 10,5 млн. долл. на постройку двух экспериментальных самолетов XV-5A, получивших сперва обозначение VZ-11 (фирменное обозначение Райан 143). Фирма «Райан» должна была осуществить разработку и постройку планера и проведение летных испытаний, а фирма «Дженерал Электрик» - разработку и постройку турбовентиляторной силовой установки. Постройка самолетов была завершена в 1963 г., они предназначались для оценочных испытаний турбовентиляторной силовой установки. Предусматривалась разработка варианта самолета для разведки и связи ASP.613,