Сверхзвуковые самолеты

Текст добавлен: 21 сентября 2016, 15:18

Текст книги "Сверхзвуковые самолеты"

Автор книги: Эдмунд Цихош

Жанры:

Транспорт и авиация

сообщить о нарушении

Текущая страница: 33 (всего у книги 42 страниц)

Назад к карточке книги

VJ 101c фирмы «EWR-Зюд»-одноместный экспериментальный самолет вертикального взлета и посадки-ФРГ, 1963 г.

Рис. 2.114. Одноместный экспериментальный самолет ВВП VJ-101C.

История создания. В 1959 г. западногерманские фирмы «Бельков», «Хенкель» и «Мессершмитт» объединили свои конструкторские бюро, образовав концерн «EWR-Зюд». Первым заданием, поставленным перед объединенным КБ, была разработка истребителя-перехватчика вертикального взлета и посадки. В результате были разработаны проекты самолетов VJ101A (восемь двигателей в четырех поворотных гондолах) и VJ101B (четыре двигателя в фюзеляже с изменяемым направлением тяги). Однако к этому времени к самолету были предъявлены дополнительные требования по увеличению дальности полета на малых высотах (приспособление самолета для атаки наземных целей), что обусловило необходимость применения более экономичной двигательной установки. Для такого назначения была признана наиболее эффективной смешанная система, в которой часть двигателей используется только во время взлета, на переходных режимах и при посадке. Проект соответствующего самолета был обозначен VJ101C.

Параллельно с работами над опытным образцом VJ101CX-1 (подъемно-маршевые двигатели без форсажных камер) и Х-2 (с форсажными камерами) были предприняты исследования системы управления самолетом на режимах взлета, висения и посадки с помощью дифференциального изменения тяги двигателей. Для этой цели были созданы две специальные исследовательские модели (стационарная и летающая) в виде каркаса самолета. Исследования летающей модели проводились сначала на привязи, а начиная с 13.03.1962 г. и в свободном полете. Геометрические параметры модели, ее центровка, положение двигателей (в вершинах треугольника, центр тяжести которого приближенно совпадал с центром тяжести самолета), кабины пилота и шасси соответствовали схеме самолета VJ101CX-1. При исследованиях влияния земли на процесс взлета и посадки к силовой раме каркаса снизу прикреплялся брезентовый чехол. После проведения наземных испытаний образца самолета на зависание (с телескопической системой зависания) 10.04.1963 г. был осуществлен первый полет с зависанием. После проведения исследований режима висения и подбора оптимальных параметров автопилота 31 сентября были начаты пробные полеты с нормальным взлетом. Испытания с поворотом двигательных гондол проводились сначала на высоте 2000 м (из соображений безопасности), а затем в диапазоне 70-90° вблизи от земли. Первый полет с вертикальным взлетом и посадкой был осуществлен 8 октября 1963 г., а 29.07.1964 г. была достигнута сверхзвуковая скорость (М = 1,04). Летные исследования первого опытного образца Х-1 были прерваны катастрофой, которая произошла 14.09.1964 г. Во время взлета на высоте 10 м и при скорости 250 км/ч система управления отказала, в результате чего самолет упал на взлетно-посадочную полосу и загорелся. После пробега ~ 1600 м самолет остановился; пожар был потушен. Пилот спасся путем своевременного катапультирования. Пробные полеты опытного образца Х-2 начались 27.10.1964 г., 10.10.1965 г. был осуществлен первый полет с включенными форсажными камерами, но лишь 21.04.1971 г. удалось достичь максимальной скорости, соответствующей ? = = 1,14. Исследования самолета VJ101C Х-2 были завершены 27 мая 1971 г., когда состоялся его 325-й полет. После этого самолет был передан в музей г. Мюнхена.

Описание самолета. Самолет VJ101C представляет собой построенный по классической схеме высокоплан со стреловидным крылом малого удлинения. Многолонжеронное крыло, оснащенное закрылками и элеронами, крепится к фюзеляжу с помощью шести болтов. В носовой части фюзеляжа, выполненной по образцу самолета F-104G, находятся телеметрическое оборудование, которое используется при летных испытаниях, и герметическая кабина пилота с катапультируемым креслом класса 0-0. Неподвижная передняя и откидываемая в сторону основная часть фонаря выполнены (каждая) из одного листа стекла. Центральная часть фюзеляжа выполнена в соответствии с правилом площадей. В ней находятся два главных мягких топливных бака и ниши уборки главных стоек шасси. В хвостовой части фюзеляжа опытного образца Х-2 находятся топливный бак и отсек с тормозным парашютом. Трехколесное неубираемое шасси у самолета Х-1 (убираемое назад, в фюзеляж, у Х-2) рассчитано на посадку с вертикальной скоростью до 3,5 м/с.

Рис. 2.115. Проекции одноместного самолета ВВП VJ-101C.

Конструкция планера самолета выполнена главным образом из сплава алюминия; отдельные элементы конструкции, работающие при повышенных температурах, изготовлены из стали или титана. Одним из интересных и новаторских решений является использование смешанной системы управления. Система аэродинамического управления нормального типа состоит из элеронов, управляемого стабилизатора и классического вертикального оперения с подфюзеляжным килем. На режимах вертикального взлета, посадки и зависания используется реактивное управление (тягой двигателей). Ручка управления непосредственно соединена с рычагом газа двигателей.

Рис. 2.116. Самолет ВВП VJ-101C-X1 в зависании.

Двигательная установка. В конце 60-х-начале 70-х годов считалось, что отношение взлетной массы к тяге для сверхзвуковых самолетов не должно превышать ~ 2 кг/даН. С учетом этого в самолете VJ101C была использована подъем– но-маршевая силовая установка, состоящая из шести двигателей, четыре из которых в крейсерском полете работают как маршевые. Для самолета VJ101C разрабатывался специальный одно– вальный турбореактивный двигатель RB-153-17 фирм «Роллс-Ройс» и MAN, эффективный при больших скоростях полета. Так как к началу строительства опытных образцов самолета разработка двигателей еще не была завершена, то пришлось использовать менее мощные двигатели RB-145. Это потребовало уменьшения взлетной массы самолета с первоначальной ~ 13 000 до 6000-8000 кг. На первом опытном образце были установлены двигатели тягой 12,26 кН (1250 кГ) без форсажных камер, а на втором (в гондолах)-двигатели RB-145R тягой 15,79 кН (1610 кГ) при форсировании.

Использование поворотных двигательных гондол является одной из наиболее интересных особенностей самолета VJ101C. Массовый анализ показал, что масса механизмов поворота гондол меньше, чем системы отклонения реактивной струи двигателей. В конструкции механизма поворота гондолы используются роликовый подшипник большого диаметра, расположенный в стенке гондолы, и ось, выполненная в виде трубы, через которую проходят необходимые коммуникации. Гондолы поворачиваются с помощью задублированных гидроприводов, питание которых осуществляется насосами, смонтированными непосредственно на двигателях. Использование разъемных соединений топливной и гидравлической систем, а также оборудования системы управления в концевых частях крыла позволяет легко демонтировать гондолы. Запуск двигателей осуществляется с помощью гидростартеров.

В самолетах вертикального взлета и посадки определенную трудность представляет выбор конструкции воздухозаборников, которые должны удовлетворять требованиям принципиально различающихся стадий полета. Одной из проблем является запуск подъемных двигателей во время горизонтального полета на положительных углах атаки фюзеляжа, так как при этом в области заборника давление пониженное, а вблизи сопла двигателя повышенное. Проблема была решена путем использования большого щитка на верхней части фюзеляжа и щелевой створки на нижней части, с помощью которых создается необходимый для двигателя поток воздуха. Воздухозаборники подъемно-маршевых двигателей рассчитаны на сверхзвуковую скорость полета. Поэтому на режимах взлета, висения и посадки используется дополнительный воздухозаборник, который образуется за счет выдвижения передней части гондолы вперед при одновременных отклонении закрылков и выпуске шасси. Образующаяся при этом на поверхности гондолы щель увеличивает площадь проходного сечения воздухозаборника и благоприятно влияет на распределения скоростей и давлений потока на входе в компрессор.

Два основных топливных бака находятся в фюзеляже, в центре тяжести самолета (непосредственно за подъемными двигателями). Третий, меньший бак расположен в хвостовой части фюзеляжа.

Летно-технические данные VJ 101С Х-2

Размах крыла, м 6,61

Длина, м 15,70

Высота, м 4,13

Площадь несущей поверхности, м2 18,60

Нормальная взлетная масса, кг 7690

Масса пустого самолета, кг 5450

Номинальная удельная нагрузка на крыло, кг/м2 413

Максимальное число Маха 1,14

Е -266-рекордный самолет конструкции А.И. Микояна-СССР, 1963 г.

История создания. К строительству опытного образца приступили в 1960 г., а его облет был совершен в 1963 г. В апреле 1965 г. сообщалось об установлении на самолете Е-266 первых мировых рекордов скорости полета по замкнутому 1000-км маршруту с нагрузкой 1000 и 2000 кг. В общей сложности в 1965-1978 гг. на самолете Е-266 и его модификациях было установлено больше всего (25) мировых рекордов (в том числе 14 до сих пор не побитых и один впервые зарегистрированный в истории авиации). Впервые публично самолет был показан в 1967 г. в аэропорту «Домодедово» по случаю Дня авиации СССР. Рекордные летные качества самолета явились причиной того, что в 60-х годах США приступили к разработке самолета F-15, копируя при этом Е-266.

Рекорды самолета Е-266 и его модификаций:

16.03.1965. Скорость 2319,120 км/ч в полете по замкнутому 1000-км маршруту (пилот Федотов; 3 рекорда, соответ ственно без груза, с грузом 1000 и 2000 кг).

5.10.1967. Абсолютная высота 29 777 м при полете с грузом (Федотов; два рекорда, соответственно с грузом 1000 и 2000 кг); скорость 2981,500 км/ч в полете по замкнутому 500-км маршруту (Комаров).

27.10.1967. Скорость 2920,670 км/ч в полете по замкнутому 1000-км маршруту (Остапенко; 3 рекорда, соответственно без груза, с грузом 1000 и 2000 кг).

8.04.1973. Скорость 2605,100 км/ч в полете по замкнутому 100-км маршруту (Федотов).

4.06.1973. Время подъема 2'49,90" на высоту 20000 м (Орлов); время подъема 3' 12,60" на высоту 25000 м (Остапенко); время подъема 4'03,86" на высо ту 30 000 м (Остапенко).

25.07.1973. Абсолютная высота 36240 м (Федотов); абсолютная высота 35 200 м при полете с грузом (Федотов; 2 рекорда, соответственно с грузом 1000 и 2000 кг).

17.05.1975. Время подъема 2'34,20" на высоту 25 000 м (Федотов); время подъема 3'09,85" на высоту 30000 м (Остапенко); время подъема 4' 11,70" на высо ту 35000 м (Федотов).

2.06.1975. Скорость 2683,446 км/ч на базе 15-25 км (Савицкая, женский рекорд).

22.07.1977. Абсолютная высота 37080 м при полете с грузом (Федотов, 2 рекорда, соответственно с грузом 1000 и 2000 кг).

31.08.1977. Абсолютная высота 37650 м (Федотов); высота 21 209,90 м при горизонтальном полете (Савицкая).

21.10.1977. Скорость 2466,310 км/ч в полете по замкнутому 500-км маршруту (Савицкая).

12.04.1978. Скорость 2333,000 км/ч в полете по замкнутому 1000-км маршруту (Савицкая).

Описание самолета. Е-266 представляет собой построенный по классической схеме высокоплан с треугольным крылом, прямолинейными передними и задними кромками. Крыло самолета с углом стреловидности по передней кромке 40-42° оснащено закрылками, элеронами и аэродинамическими гребнями. Стреловидное оперение (управляемый стабилизатор и разнесенное двухкилевое вертикальное оперение) дополнено двумя подфюзеляжными килями. Поперечное сечение фюзеляжа в передней части-овальное, далее – близкое к прямоугольному. Передняя стойка трехстоечного шасси имеет спаренные колеса, главные снабжены одинарными колесами. Главные стойки шасси убираются вперед, в фюзеляж. У самолета имеются четыре узла внешних подвесок (под крылом).

Двигательная установка. Самолет имеет два турбореактивных двигателя. Воздухозаборники – боковые, регулируемые.

НА -300 фирмы «Хелуан»-одноместный истребитель-перехватчик – Египет, 1964 г.

Рис. 2.117. Опытный образец истребителя-перехватчика НА-300 У-1.

История создания. В середине 50-х годов испанская авиационная фирма «Испано авиасион» приступила к разработке истребителя НА-300 (военное обозначение ХС-6) с расчетной скоростью полета М = 1,3 -f-1,5. Предварительный проект предусматривал создание самолета по схеме «бесхвостка» с двигателем «Орфей» фирмы «Бристоль-Сиддли». Для оценки летных характеристик самолета в 1959 г. был построен летающий макет НА-300Р с треугольным крылом. Макет массой 1250 кг (размах крыла 6,15 м, длина 10,20 м, площадь несущей поверхности 20,0 м2 ) был оснащен двумя водяными балансировочными баками, предназначенными для имитации изменения центровки самолета в полете. Однако уже в 1960 г. проект был признан слишком дорогостоящим, а конструкторский коллектив сумел заинтересовать своим проектом египетские ВВС. Развернутые в исследовательском центре «Хелуан эр уоркс» под Каиром работы имели целью создание самолета с проектной скоростью М = 2,2 и потолком 18000 м. При этом предполагалось оснастить самолет разрабатываемым параллельно турбореактивным двигателем Е-300 с форсажной камерой.

В рамках работ по созданию прототипа были исследованы его аэродинамические свойства с использованием буксируемого в полете макета. На основании полученных результатов было принято решение строить самолет по классической схеме, с горизонтальным оперением по образцу самолета МиГ-21. Первый опытный образец самолета НА-300 V-1 массой 4490 кг был оснащен двигателем «Орфей» и облетан 7 марта 1964 г. Всего было построено 3 (по некоторым источникам 4, а облетано только 2) опытных образца, так как в 1969 г. программа была свернута по причине поставок импортных самолетов. К этому времени было изготовлено и испытано 17 двигателей Е-300. Первые летные испытания двигателя Е-300 были проведены в июне 1966 г. на переоборудованном для этих целей транспортном самолете Ан-12 конструкции О. К. Антонова.

Описание самолета. При разработке самолета конструкторы исходили из того, что НА-300 должен быть легким и пригодным к специфическим условиям боевых действий на Ближнем Востоке. В результате НА-300 относится к числу наиболее легких сверхзвуковых самолетов своего времени. Самолет представляет собой построенный по классической схеме среднеплан с треугольным крылом относительной толщины профиля 4% и стреловидным хвостовым оперением. Крыло с прямыми передней (стреловидность 57,5°) и задней кромками оснащено элеронами и закрылками.

Поперечное сечение передней части фюзеляжа-овальное, а хвостовой-круглое. Форма его центральной части вместе с каналами воздухозаборников, а также положение консолей крыла и оперения отвечают правилу площадей. Горизонтальное оперение-управляемое, вертикальное-нормальной схемы. Под рулем направления находится контейнер тормозного парашюта. Шасси – трехстоечное, передняя стойка (со спаренными колесами) убирается назад в фюзеляж, главные (с одинарными) убираются вперед в ниши, расположенные в обтекателях воздухозаборников.

Двигательная установка. Предполагалось, что первые серийные самолеты НА-300 будут иметь максимальную скорость М = 2, которая затем будет повышена до М = 2,2. На самолете планировалось установить двигатель Е-300 тягой 44,13 кН (4500 кГ) без форсирования и 50,99 кН (5200 кГ) с форсированием. Такой двигатель был установлен лишь на третьем опытном образце НА-300 V-3, который был облетан в 1967 г. На первом и втором опытных образцах использовался двигатель «Орфей» 703 фирмы «Бристоль-Сиддли» тягой 21,57 кН (2200 кГ), так как в то время двигатель Е-300 еще только разрабатывался. Нерегулируемые боковые воздухозаборники двигателя значительно выдвинуты вперед относительно крыла и выступают за геометрический контур фюзеляжа.

Рис. 2.118. Проекции одноместного истребителя-перехватчика НА-300.

Летно-технические данные

Размах крыла, м 5,84

Длина, м 12,40

Высота, м З.15

Площадь несущей поверхности, м2 17,29

Масса пустого самолета, кг 4823

Номинальная взлетная масса, кг 5500

Номинальная удельная нагрузка на крыло, кг/м2 318

Номинальное отношение массы самолета к тяге при форсировании 1)

[Закрыть] кг/даН 1,08

Максимальное число Маха 1)

[Закрыть] 2,0

Максимальная скорость 1)

[Закрыть] , км/ч 2125

Вертикальная скорость 1)

[Закрыть] , м/с 200

Практический потолок 1)

[Закрыть] , м 15000

1) Проектные данные с двигателем Е-300.

ВАС 221 корпорации «Бритиш эркрафт» – одноместный экспериментальный самолет с оживальным крылом– Великобритания, 1964 г.

Рис. 2.119. Экспериментальный одноместный самолет ВАС 221 с опущенной носовой частью фюзеляжа.

История создания. В сентябре 1958 г. британская фирма «Фэри» выступила с предложением создать экспериментальный самолет (на базе самолета F.D.2) с целью исследования крыла новой формы, которое использовано в проекте пассажирского сверхзвукового самолета, разработанном ранее фирмой «Хоукер Сиддли». Однако лишь в июле 1960 г. программа была конкретизирована. Разработка и строительство прототипа были поручены фирме «Бристоль эркрафт», входящей в корпорацию ВАС. Фирма представила два варианта модификации самолета F. D.2; в первом из них предусматривалась лишь замена треугольного крыла оживальным, а во втором предполагалось также увеличить длину фюзеляжа и изменить конструкцию шасси. Для реализации был принят второй вариант, обозначенный предварительно «Бристоль» ?.221. Конструкторские работы были развернуты в апреле 1961 г. Им предшествовал повторный облет (5.09.1960 г.) уже законсервированного первого опытного образца самолета F. D.2. Реконструкция планера была завершена в июле 1963 г., а облет нового самолета состоялся 1.05.1964 г. Результаты проведенных исследований при малых, околозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета впоследствии были использованы в проекте самолета «Конкорд».

Описание самолета. ВАС 221 представляет собой построенный по схеме «бесхвостка» среднеплан, оживальное крыло которого имеет минимальную стреловидность передней кромки 65° и относительную толщину 4,5%. В дополнение к большей относительной толщине крыла и изменению формы передней кромки задней кромке крыла придана небольшая положительная стреловидность, а размах крыла уменьшен, что привело к уменьшению удлинения до значения 1,28. Конструкция крыла – многолонжеронная с применением монолитных панелей.

За счет вставки новой секции перед двигателем фюзеляж удлинен на 1,83 м. Кабина оснащена модифицированным катапультируемым сиденьем МкЗ фирмы «Мартин Бейкер» с ракетным ускорителем. Угол наклона кресла вперед на режимах взлета и посадки уменьшен до 8°. Существенной реконструкции подверглось и шасси. В передней стойке использованы реконструированная опора с самолета «Ганнет» и спаренные колеса с самолета F. D.2. В качестве главных стоек шасси использованы соответствующие узлы с самолета «Лайтнинг». Передняя стойка убирается назад, главные-вперед при одновременном повороте колес (давление в пневматиках 1,24 МПа) на 90° и полном убирании их в консоли крыла. Управление самолетом ВАС 221 осуществляется аналогично управлению самолетом F.D.2, т.е. с помощью элеронов (расположенных в концевых частях крыла), рулей высоты (в прифюзеляжных частях) и руля направления. Управление всеми рулями осуществляется с помощью необратимых гидроусилителей, причем сервоприводы элеронов расположены за контуром профиля, в специальных подкрыльных обтекателях. В системе управления элеронами и рулем направления использован механизм, обеспечивающий начальную установку их положения. В нейтральной позиции ручки управления элероны остаются отклоненными на угол 2° вверх. Передаточное число между углами отклонения ручки и элеронов (а также руля высоты) составляет 2:1. Во время посадки возможно отклонение рулей высоты на угол 13° вверх или 8,5° вниз, элеронов соответственно на 10° и 11°, а руля направления на 15°. Самолет оснащен четырехсек– ционными тормозными щитками и парашютом.

Двигательная установка. На самолете использован турбореактивный двигатель «Эвон» RA.28R фирмы «Роллс-Ройс» с тягой на форсаже 49,03 кН (5000 кГ), который получен путем оснащения форсажной камерой двигателя RA.28 тягой 44,48 кН (4536 кГ). Изменение формы крыла потребовало реконструкции воздухозаборников и воздушного канала. Были применены два подкрыльных, полуэллиптических нерегулируемых воздухозаборника. Топливо размещено в крыльевых кессон-баках и в одном фюзеляжном баке, расположенном за нишей передней стойки шасси.