"Европейские самолеты вертикального взлета" - читать интересную книгу автора (Ружицкий Евгений Иванович)

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
Роллс- Ройс/Шерт SC. 1

Экспериментальный СВВП с комбинированной силовой установкой

Первым построенным за рубежом летательным аппаратом, вертикально взлетающим и садящимся с использованием тяги ТРД, был летающий стенд фирмы «Роллс-Ройс», получивший за свой неуклюжий, явно не авиационный внешний вид ироничное название «Флаинг Бедстед» (Flying Bedsted), что в переводе с английского означает «летающая кровать». Стенд предназначался для изучения характеристик управляемости и устойчивости при вертикальном взлете и посадке с использованием тяги ТРД, а также для измерения тяги ТРД при полетах вблизи земли, получив обозначение TMR (Thrust Measuring Rig).

При разработке летающего стенда, начавшейся в 1953 г., не делалось попыток проектировать для него специальные двигатели. На стенде были использованы два серийных ТРД с центробежными компрессорами Роллс-Ройс «Нин» с тягой по 2 250 кгс. Двигатели были установлены на ферменном каркасе в горизонтальном положении один напротив другого. Сопла двигателей выходили в большой коллектор, где вытекающие из них газы поворачивались на 90° с помощью дефлекторов и вытекали вниз через три сопла.

Летающий стенд TMR «Флаинг Бедстед» фирмы «Роллс-Ройс»

Для стенда TMR впервые была разработана струйная система управления, использующая сжатый воздух от компрессоров двигателей. В передней и задней частях каркаса, а также по бокам укреплены четыре длинные трубы, соединенные с компрессорами двигателей и заканчивающиеся струйными рулями. Кресло летчика расположено в центре стенда над двигателями и снабжено обычными самолетными органами управления (ручка и педали), которые, воздействуя на клапаны системы струйного управления, регулируют перепускание сжатого воздуха из струйных рулей в виде изогнутых поворотных сопл, обеспечивая управление стенда. Для путевого управления струйные рули поворачиваются в горизонтальное положение (в разные стороны) и сила реакции вытекающего из них воздуха обеспечивает поворот аппарата вокруг вертикальной оси. Продольное управление обеспечивается истечением воздуха через одно или другое продольное сопло, повернутое вниз. Поперечное управление обеспечивается с помощью двух сопл на поперечных трубах или дросселированием одного из крайних выхлопных сопл.

Экспериментальный СВВП Шорт SC.1 с комбинированной силовой установкой из подъемных и маршевых ТРД

Топливные баки были расположены под двигателями. Шасси состояло из четырех телескопических стоек большой длины, снабженных самоориентирующимися небольшими колесами без протекторов.

При первых испытаниях стенд взлетал на привязи, допускавшей свободу перемещения в несколько метров; первый свободный полет состоялся 3 августа 1954 г. Во время испытаний стенд достигал высоты 30 м и скорости 25 км/ч; время полетов не превышало 10 минут.

Взлетная масса стенда составляла 3500 кг, а развиваемая двигателями тяга 4000 кг.

В декабре 1956 г. первый стенд разбился после более чем двух лет летных испытаний, летчик-испытатель спасся. К этому времени был построен второй стенд, совершивший первый полет 12 ноября 1956 г. Однако через год, 28 ноября 1957 г., стенд тоже разбился, летчик погиб.

Параллельно с испытаниями летающих стендов TMR фирма «Роллс-Ройс» с 1954 г. по инициативе ее научного руководителя доктора А. Гриффитса начала разработку специальных подъемных двигателей RB.108 с большой удельной тягой 8, а министерство снабжения Великобритании начало разработку программы вертикально взлетающих самолетов с комбинированной силовой установкой из двух типов двигателей: для вертикального взлета и горизонтального полета, обеспечивающих возможность совершать вертикальный взлет и посадку при обычном горизонтальном положении фюзеляжа. Министерством снабжения были разработаны требования ER.143 к экспериментальному СВВП с комбинированной силовой установкой с подъемными ТРД Роллс- Ройс RB.108 и в 1954 г. был заключен контракт с фирмой «Шорт» на постройку двух экспериментальных СВВП с ТРД RB. 108.

В декабре 1956 г. в Англии на аэродроме Белфаст были начаты наземные испытания и рулежки первого экспериментального реактивного вертикально взлетающего самолета Шорт SC.1, снабженного только подъемными двигателями. После их окончания, 2 апреля 1957 г., начались летные испытания, проходившие в три этапа. Во время первого этапа испытаний были оценены летные характеристики СВВП в горизонтальном полете; самолет совершал обычный взлет с разбегом и посадку с пробегом (летчик-испытатель Т. Брук-Смит). На втором этапе испытаний СВВП совершал вертикальный взлет и посадку, а также испыты- вался в полетах на режиме висения на привязи, для чего был построен специальный стенд. Первый вертикальный взлет на привязи был выполнен 26 мая 1958 г., первая вертикальная посадка – 6 октября 1958 г. на бетонированную ВПП, а первый свободный вертикальный взлет (без привязи) 25 октября 1958 г. В ноябре 1958 г. самолет впервые совершил вертикальную посадку на неподготовленную ВПП с травяным покрытием.

Проект вертикально взлетающего истребителя Шорт PD.56 с комбинированной силовой установкой

Летные испытания второго экспериментального СВВП SC.1 тоже только с подъемными ТРД начались 23 мая 1958 г. В 1960 г. на обоих СВВП были установлены маршевые ТРД RB.108 и усовершенствована струйная система управления. После завершения этих работ 6 апреля 1960 г. был произведен вертикальный взлет с переходом к горизонтальному полету и обратно к вертикальной посадке на втором экспериментальном самолете (летчики-испытатели Дж. Грин, А. Роберте и др.).

СВВП Шорт SC.1 демонстрировался на авиационной выставке в Фарнборо в 1960 г., а в 1961 г. – на авиационной выставке в Париже, совершив перелет через Ла-Манш. Оба СВВП SC.1 с 1961 г. использовались для оценки характеристик управляемости и устойчивости с системой автостабилизации по программе, рассчитанной до 1963 г. Однако 2 октября 1963 г. второй экспериментальный СВВП SC.1 потерпел катастрофу в 82-м испытательном полете. Самолет вошел в крен и сваливание из висения на высоте 9 – 15 м за 14 секунд до конца полета. Летчик Дж. Грин не успел катапультироваться и погиб. Самолет упал вверх колесами и разрушился. Катастрофа произошла из-за несовершенства системы автостабилизации (все три гироскопа выдали неправильное положение вертикали, по которому автостабилизатор направил самолет к земле).

Самолет был восстановлен и в июне 1966 г. были возобновлены его летные испытания на переходных режимах, после которых он в 1967 г. вместе с первым экспериментальным СВВП SC. 1 был передан на базу ВВС в Бедфорде, где они использовались до 1964 г. для исследования взлетно-посадочных характеристик СВВП и оценки устойчивости и управляемости.

Результаты летных испытаний экспериментального самолета Шорт SC.1 были использованы фирмой «Шорт» для разработки сверхзвукового вертикально взлетающего истребителя Шорт PD.56 с треугольным крылом и комбинированной силовой установкой, а также для исследований сверхзвукового пассажирского самолета по проекту А. Гриффитса с треугольным крылом и комбинированной силовой установкой из 24 подъемных ТРД в фюзеляже и 6 маршевых ТРД в гондолах.

Схема СВВП Шорт SC.1

Однако эти же испытания показали, что комбинированная силовая установка отличается большой конструктивной сложностью, имеет большой объем и массу и требует усовершенствованной системы стабилизации; кроме того, использование подъемных ТРД с большой скоростью и температурой вытекающих газов требует защиты ВПП и значительно усложняет эксплуатацию таких СВВП. Поэтому в более поздних проектах СВВП предлагалось использовать подъемные ТРДД с большой степенью двухкон- турности, отличающиеся меньшей скоростью и температурой вытекающих газов и разрабатывавшиеся фирмой «Роллс-Ройс».

Самолет выполнен по схеме моноплана с треугольным крылом,комбинированной силовой установкой из одного маршевого и четырех подъемных ТРД и трехопорным шасси.

Фюзеляж цельнометаллический, полумонококовой конструкции, имеет небольшое удлинение. В носовой части размещается кабина летчика с большим фонарем. В кабине было установлено катапультное кресло Мар- тин-Бейкер, позволяющее производить катапультирование летчика при малых высотах и скоростях полета.

Крыло треугольное сре- днерасположенное, двух- лонжеронной конструкции, угол стреловидности по передней кромке 54°, хорда крыла в корневой части 5,18 м, на концах 0,3 м, удлинение крыла 2,61, профиль NACA 0010. На крыле имеются элероны и элевоны с триммерами.

Шасси неубирающееся, трехопорное, с носовой опорой. Главные опоры могут отклоняться с помощью гидравлической системы вперед и назад на 15° для лучшей центровки при вертикальной посадке. На каждой опоре установлены самоориентирующиеся сдвоенные колеса, на передней опоре размером 460x110 мм и давлением 7 кг/см2 на главных опорах размером 380x110 мм и давлением 5,6 кгс/см2

Силовая установка комбинированная, состоит из пяти ТРД Роллс-Ройс RB.108.

Четыре подъемных двигателя RB.108 установлены рядом, создавая вертикальную тягу. Благодаря такому расположению двигателей при выходе из строя одного из них не должен возникать большой дестабилизирующий момент. Маршевый двигатель RB.108 установлен в наклонном положении в хвостовой части фюзеляжа и создает необходимую для полета горизонтальную тягу. Воздухозаборники подъемных двигателей имеют спереди поднимающиеся створки, защищенные сеткой. Для маршевого двигателя используется щелевой воздухозаборник в основании киля.

Система управления. Для управления при вертикальном взлете и посадке, а также при малых скоростях полета, когда аэродинамические рули неэффективны, на самолете используется дополнительная струйная система управления. На концах крыльев, а также на носу и хвосте фюзеляжа установлены струйные рули в виде реактивных сопл, к которым подводится сжатый воздух, отбираемый от компрессоров всех пяти ТРД, с помощью системы кольцевания. При взлете и посадке до 10% воздуха отбирается от компрессоров ТРД и направляется через систему клапанов к реактивным соплам. Управление клапанами связано с ручкой управления и педалями в кабине летчика.

После вертикального взлета самолет с помощью автоматической системы управления переходит к горизонтальному полету с постепенным увеличением горизонтальной тяги и скорости полета, при этом крыло создает все большую подъемную силу; в это же время благодаря действию автоматической системы управления вертикальная тяга уменьшается гак, чтобы сохранилась неизменной полная составляющая подъемной силы крыла и вертикальной тяги.

Системы: гидравлическая система с давлением 175 кгс/см2 для привода систем управления и автостабилизации и тормозов. Пневматическая система с давлением 210 кгс/см2 обеспечивает управление наклоном подъемных двигателей. Электрическая система питается от электрогенераторов на двигателях и аккумуляторных батарей.

Оборудование стандартное, дополнительно установлено измерительное оборудование для летных испытаний.

Размеры:

размах крыла 7,16 м

длина самолета (с носовой штангой) 9,11 м

высота самолета 3,25 м

площадь крыла 19,65 м2

Двигатели:

подъемные 4 ТРД Роллс-Ройс RB. 108

взлетная тяга 4x966 кгс

маршевый 1 ТРД Роллс-Ройс RB. 108

взлетная тяга 966 кгс

Массы и нагрузки:

максимальная взлетная 3650 кг

Летные данные (расчетные):

максимальная скорость у земли 396 км/ч

максимальная скороподъемность 3,7 м/с

практический потолок 2440 м

максимальная дальность 240 км