Самолет двигатели


Самолёт с атомным двигателем » Военное обозрение

Начнем с того, что в 1950-е гг. в СССР, в отличие от США, создание атомного бомбардировщика воспринималось не просто как желательная, пусть даже очень, но как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств. Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тыс. км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тыс. км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще. Первые советские стратегические бомберы М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 г. насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.

Во-вторых, задача создания реактивного бомбардировщика необходимой дальности полета с обычной силовой установкой в 1950-е гг. представлялась непреодолимо сложной. Тем более, сверхзвукового, потребность в котором диктовалась стремительным развитием средств ПВО. Полеты первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 показали, что с грузом 3-5 т даже при двух дозаправках в воздухе его дальность едва может достичь 15000 км. Но как дозаправляться на сверхзвуковой скорости, да к тому же над территорией противника, ответить не мог никто. Необходимость дозаправок значительно снижала вероятность выполнения боевой задачи, а кроме того, такой полет требовал огромного количества топлива – в сумме более 500 т для заправляемого и заправляющего самолетов. То есть только за один вылет полк бомбардировщиков мог израсходовать более 10 тыс. т керосина! Даже простое накопление таких запасов топлива вырастало в огромную проблему, не говоря уже о безопасном хранении и защите от возможных ударов с воздуха.

В то же время в стране существовала мощная научно-производственная база для решения различных задач применения ядерной энергии. Свое начало она брала от Лаборатории № 2 Академии наук СССР, организованной под руководством И.В.Курчатова в самый разгар Великой отечественной войны - в апреле 1943 г. Вначале главной задачей ученых-ядерщиков было создание урановой бомбы, однако затем начался активный поиск других возможностей использования нового вида энергии. В марте 1947 г. – лишь на год позже, чем в США – в СССР впервые на государственном уровне (на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете Министров) подняли проблему использования тепла ядерных реакций в энергосиловых установках. Совет принял решение начать систематические исследования в этом направлении с целью разработки научных основ получения с помощью деления ядер электроэнергии, а также приведения в движение кораблей, подводных лодок и самолетов.

Однако, чтобы идея пробила себе дорогу, понадобилось еще три года. За это время успели подняться в небо первые М-4 и Ту-95, в Подмосковье начала работать первая в мире атомная электростанция, началась постройка первой советской атомной подлодки. Наша агентура в США стала передавать сведения о проводимых там масштабных работах по созданию атомного бомбардировщика. Эти данные воспринимались как подтверждение перспективности нового вида энергии для авиации. Наконец, 12 августа 1955 г. вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, предписывавшее ряду предприятий авиационной промышленности начать работы по атомной тематике. В частности, ОКБ-156 А.Н.Туполева, ОКБ-23 В.М.Мясищева и ОКБ-301 С.А.Лавочкина должны были заняться проектированием и постройкой летательных аппаратов с ядерными силовыми установками, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки - разработкой таких СУ.

Наиболее простая в техническом отношении задача была поставлена перед ОКБ-301, возглавлявшимся С.А.Лавочкиным – разработать экспериментальную крылатую ракету «375» с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкции ОКБ-670 М.М.Бондарюка. Место обычной камеры сгорания в этом двигателе занимал реактор, работавший по открытому циклу – воздух протекал прямо сквозь активную зону. За основу конструкции планера ракеты были приняты разработки по межконтинентальной крылатой ракете «350» с обычным ПВРД. Несмотря на сравнительную простоту, тема «375» не получила сколько-нибудь значительного развития, а смерть С.А.Лавочкина в июне 1960 г. и вовсе поставила точку в этих работах.

Коллективу Мясищева, занятому тогда созданием М-50, предписывалось выполнить предварительный проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора А.М.Люлька». В ОКБ тема получила индекс «60», ведущим конструктором по ней назначили Ю.Н.Труфанова. Поскольку в самых общих чертах решение задачи виделось в простом оснащении М-50 двигателями на ядерной энергии, причем работающими по открытому циклу (из соображений простоты), то считалось, что М-60 станет первым в СССР атомным самолетом. Однако уже к середине 1956 г. выяснилось, что так просто поставленную задачу не решить. Оказалось, что машина с новой СУ обладает целым рядом специфических особенностей, с которыми авиаконструкторы никогда ранее не сталкивались. Новизна возникших проблем была столь большой, что никто в ОКБ, да и во всей могучей советской авиапромышленности даже понятия не имел, с какой стороны подойти к их решению.

Первой проблемой стала защита людей от радиоактивного излучения. Какой она должна быть? Сколько должна весить? Как обеспечить нормальное функционирование экипажа, заключенного в непроницаемую толстостенную капсулу, в т.ч. обзор с рабочих мест и аварийное покидание? Вторая проблема – резкое ухудшение свойств привычных конструкционных материалов, вызванное мощными потоками радиации и тепла, исходящими от реактора. Отсюда - необходимость создавать новые материалы. Третья - необходимость разработки совершенно новой технологии эксплуатации атомных самолетов и постройки соответствующих авиабаз с многочисленными подземными сооружениями. Ведь оказалось, что после остановки двигателя открытого цикла ни один человек к нему не сможет подойти еще 2-3 месяца! А значит, есть необходимость в дистанционном наземном обслуживании самолета и двигателя. Ну и, конечно, проблемы безопасности - в самом широком понимании, особенно в случае аварии такого самолета.

Осознание этих и многих других проблем камня на камне не оставило от первоначальной идеи использовать планер М-50. Конструкторы сосредоточились на поиске новой компоновки, в рамках которой упомянутые проблемы представлялись решаемыми. При этом основным критерием выбора расположения атомной силовой установки на самолете было признано максимальное ее удаление от экипажа. В соответствии с этим был разработан эскизный проект М-60, на котором четыре атомных ТРД располагались в хвостовой части фюзеляжа попарно в «два этажа», образуя единый ядерный отсек. Самолет имел схему среднеплана с тонким свободнонесущим трапециевидным крылом и таким же горизонтальным оперением, расположенным на вершине киля. Ракетное и бомбовое вооружение планировалось размещать на внутренней подвеске. Длина самолета должна была составлять порядка 66 м, взлетная масса - превысить 250 т, а крейсерская скорость полета – 3000 км/ч на высоте 18000-20000 м.

Экипаж предполагалось разместить в глухой капсуле с мощной многослойной защитой из специальных материалов. Радиоактивность атмосферного воздуха исключала возможность использования его для наддува кабины и дыхания. Для этих целей пришлось использовать кислородно-азотную смесь, получаемую в специальных газификаторах путем испарения жидких газов, находящихся на борту. Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться перископами, телевизионным и радиолокационным экранами, а также установкой полностью автоматической системы управления самолетом. Последняя должна была обеспечивать все этапы полета, включая взлет и посадку, выход на цель и т.д. Это логически подводило к идее беспилотного стратегического бомбардировщика. Однако в ВВС настаивали на пилотируемом варианте как более надежном и гибком в использовании.

Ядерные турбореактивные двигатели для М-60 должны были развивать взлетную тягу порядка 22500 кгс. ОКБ А.М.Люльки разрабатывало их в двух вариантах: «соосной» схемы, в которой кольцевой реактор располагался позади обычной камеры сгорания, и сквозь него проходил вал турбокомпрессора; и схемы «коромысло» - с изогнутой проточной частью и выведением реактора за пределы вала. Мясищевцы пытались применить и тот, и другой тип двигателя, находя в каждом из них как преимущества, так и недостатки. Но главный вывод, который содержался в Заключении к предварительному проекту М-60, звучал так: «…наряду с большими трудностями создания двигателя, оборудования и планера самолета возникают совершенно новые проблемы обеспечения наземной эксплуатации и защиты экипажа, населения и местности в случае вынужденной посадки. Эти задачи… еще не решены. В то же время именно возможностью решения этих проблем определяется целесообразность создания пилотируемого самолета с атомным двигателем». Воистину пророческие слова!

Чтобы перевести решение названных проблем в практическую плоскость, В.М.Мясищев начал разработку проекта летающей лаборатории на основе М-50, на которой один атомный двигатель размещался бы в носовой части фюзеляжа. А с целью радикального повышения живучести баз атомных самолетов в случае начала войны было предложено вообще отказаться от использования бетонных ВПП, а атомный бомбардировщик превратить в сверхзвуковую (!) летающую лодку М-60М. Этот проект разрабатывался параллельно сухопутному варианту и сохранял с ним значительную преемственность. Конечно, при этом крыло и воздухозаборники двигателей были максимально подняты над водой. Взлетно-посадочные устройства включали в себя носовую гидролыжу, подфюзеляжные выдвижные подводные крылья и поворотные поплавки боковой устойчивости на концах крыла.

Проблемы перед конструкторами стояли сложнейшие, однако работа шла, и складывалось впечатление, что все трудности можно преодолеть в сроки, существенно меньшие, чем повысить дальность полета обычных самолетов. В 1958 г. В.М.Мясищев по заданию Президиума ЦК КПСС подготовил доклад «Состояние и возможные перспективы стратегической авиации», в котором однозначно утверждал: «...В связи со значительной критикой проектов М-52К и М-56К [бомбардировщики на обычном топливе, – авт.] Министерством обороны по линии недостаточности радиуса действия таких систем, нам представляется полезным сосредоточить все работы по стратегическим бомбардировщикам на создании сверхзвуковой бомбардировочной системы с атомными двигателями, обеспечивающей необходимые дальности полета для разведки и для точечного бомбометания подвесными самолетами-снарядами и ракетами по подвижным и неподвижным целям».

Мясищев имел в виду, прежде всего, новый проект стратегического бомбардировщика-ракетоносца с ядерной силовой установкой закрытого цикла, которую проектировало ОКБ Н.Д.Кузнецова. Эту машину он рассчитывал создать за 7 лет. В 1959 г. для нее была выбрана аэродинамическая схема «утка» с треугольными крылом и передним оперением значительной стреловидности. Шесть ядерных турбореактивных двигателей предполагалось расположить в хвостовой части самолета и объединить в один или два пакета. Реактор размещался в фюзеляже. В качестве теплоносителя предполагалось использовать жидкий металл: литий или натрий. Двигатели имели возможность работать и на керосине. Закрытый цикл работы СУ позволял сделать кабину экипажа вентилируемой атмосферным воздухом и намного снизить вес защиты. При взлетной массе примерно 170 т масса двигателей с теплообменниками предполагалась 30 т, защита реактора и кабины экипажа 38 т, полезная нагрузка 25 т. Длина самолета получалась около 46 м при размахе крыла примерно 27 м.

Проект атомного противолодочного самолёта Ту-114

Первый полет М-30 планировался на 1966 г., однако ОКБ-23 Мясищева не успело даже приступить к рабочему проектированию. Постановлением правительства ОКБ-23 Мясищева привлекли к разработке многоступенчатой баллистической ракеты конструкции ОКБ-52 В.Н.Челомея, а осенью 1960 г. ликвидировали как самостоятельную организацию, сделав филиалом №1 этого ОКБ и полностью переориентировав на ракетно-космическую тематику. Таким образом, задел ОКБ-23 по атомным самолетам не был воплощен в реальные конструкции.

Рассказ об одном забытом проекте - о том, как Америка и Россия вкладывали миллиарды, чтобы добиться преимущества в еще одном техническом проекте. Это была постройка атомолета - гигантского самолета с атомным двигателем.

topwar.ru

Устройство реактивного двигателя | Двигатель прогресса

February 27, 2010

Реактивный двигатель был изобретен Гансом фон Охайном (Dr. Hans von Ohain), выдающимся немецким инженером-конструкторм и Фрэнком Уиттлом (Sir Frank Whittle). Первый патент на работающий газотурбинный двигатель, был получен в 1930 году Фрэнк Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн.

2 августа 1939 года в небо поднялся первый реактивный самолет – He 178 (Хейнкель 178), снаряженный двигателем HeS 3, разработанный Охайном.

Устройство реактивного двигателя достаточно просто и одновременно крайне сложно. Просто по принципу действия: забортный воздух (в ракетных двигателях – жидкий кислород) засасывается в турбину, там смешивается с топливом и сгорая, в конце турбины образует т.н. “рабочее тело” (реактивная струя), которое и двигает машину.

Так все просто, но на деле – это целая область науки, ибо в таких двигателях рабочая температура достигает тысяч градусов по Цельсию. Одна из самых главных проблем турбореактивного двигателестроения – создание не плавящихся деталей, из плавящихся металлов. Но для того, что бы понять проблемы конструкторов и изобретателей нужно сначала более детально изучить принципиальное устройство двигателя.

Устройство реактивного двигателя

основные детали реактивного двигателя

В начале турбины всегда стоит вентилятор, который засасывает воздух из внешней среды в турбины. Вентилятор обладает большой площадью и огромным количеством  лопастей специальной формы, сделанных из титана. Основных задач две – первичный забор воздуха и охлаждение всего двигателя в целом, путем прокачивание воздуха между внешней оболочкой двигателя и внутренними деталями. Это охлаждает камеры смешивания и сгорания и не дает им разрушится.

Сразу за вентилятором стоит мощный компрессор, который нагнетает воздух под большим давлением в камеру сгорания.

Камера сгорания выполняет еще и роль карбюратора, смешивая топливо с воздухом. После образования топливо воздушной смеси она поджигается. В процессе возгорания происходит значительный разогрев смеси и окружающих деталей, а также объемное расширение. Фактически реактивный двигатель использует для движения управляемый взрыв.

Камера сгорания реактивного двигателя одна из самых горячих его частей  – её необходимо постоянно интенсивное охлаждение. Но и этого недостаточно. Температура  в ней достигает 2700 градусов, поэтому её часто делают из керамики.

После камеры сгорания горящая топливо-воздушная смесь направляется непосредственно в турбину.

Турбина состоит из сотен лопаток, на которые давит реактивный поток, приводя турбину во вращение. Турбина в свою очередь вращает вал, на котором “сидят” вентиллятор и компрессор. Таким образом система замыкается и требует лишь подвода топлива и воздуха для своего функционироваия.

После турбины поток направляется в сопло. Сопло реактивного двигателя – последняя, но далеко не по значению часть реактивного двигателя. Оно формирует непосредственно реактивную струю. В сопло направляется холодный воздух, нагнетаемый вентиллятором для охлаждения внутренних деталей двигателя. Этот поток ограничивает манжету сопла от сверхгорячего реактивного потока и ее дает ей расплавится.

Отклоняемый вектор тяги

Сопла у реактивных двигателей бывают самые разные. Самым передовым считает подвижное сопло, стоящее на двигателях с отклоняемым вектором тяги. Оно может сжиматься и расширятся, а также отклонятся на значительные углы, регулируя и направляя непосредственно реактивный поток. Это делает самолеты с двигателями с отклоняемым вектором тяги очень маневренными, т.к. маневрирование происходит не только благодаря механизмам крыла, но и непосредственно двигателем.

Типы реактивных двигателей

Существует несколько основных типом реактивных двигателей.

Классический реактивный двигатель самолета F-15

Классический реактивный двигатель – принципиальное устройство которого мы описыали выше. Используется в основном на истребителях в различных модификациях.

Двухлопастной турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель. В этом типе двигателя мощность турбины через понижающий редуктор направляется на вращение классического винта. Такие двигатели позволят большим самолетам летать на приемлемых скоростях и тратить меньше горючего. Нормальной крейсерской скоростью турбовинтового самолета считается  600—800 км/ч.

Турбовентиляторный реактивный двигатель.

Турбовентиляторный реактивный двигатель.

Этот тип двигателя является более экономичным родственником классического типа. главное отличие в том, что на входе ставится вентилятор большего диаметра, который подает воздух не только в турбину, но и создает достаточно мощный поток вне её. Таким образом достигается повышенная экономичность, за счет улучшения КПД.

Используется на лайнерах и больших самолетах.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (Ramjet)

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Работает без подвижных деталей. Воздух нагнетается в камеру сгорания естественным способом, за счет торможения потока об обтекатель входного отверстия.

Далее все происходит так же как в обычном реактивном двигателе – воздух смешивается с горючим и выходит в виде реактивной струи из сопла.

Использовался на поездах, самолетах, БЛА, и в боевых ракетах, а также на велосипедах и скутерах.

И напоследок – видео работы реактивного двигателя:

Картинки взяты из различных источников. Русификация картинок – Лаборатори 37.

lab-37.com

Aviaglobus » Самолет едет, двигатели стоят

Самолеты созданы для полета, н и по земле им приходится ездить немало – когда с помощью тягача, а когда и самостоятельно. Обходятся эти поездки недешево, и с этим надо бороться.

 

С

амостоятельно самолет движется по земле с помощью маршевых двигателей, работающих на холостом ходу. Однако их тяга даже в таком режиме чрезмерна, и самолет все время стремится набрать скорость больше требуемой для рулежки. Пилотам приходится парировать это тормозами, так что езда отнимает у них немало сил. Даже тяга одного двигателя для самолета великовата, да и использовать двигатели для руления неэкономично.

Во-первых, двигатели потребляют драгоценный керосин, причем явно в большем, чем надо для руления, количестве. Расход топлива на руление составляет 2-4% от общего расхода топлива на выполнение полетов, и тем значительнее, чем чаще летает (и рулит) самолет. Проблема особенно значительна для узкофюзеляжных авиалайнеров, летающих на небольшие расстояния. Им приходится большее время перемещаться по земле, особенно если они летают в крупные загруженные аэропорты, где ситуация усугубляется задержками вылета. Если задержки небольшие, выключать на время двигатели, как это практикуют иные авиакомпании в случае значительного простоя, бессмысленно и даже опасно: можно не успеть вписаться в слот.

Во-вторых, потребляя керосин, двигатели работают. Из лишних минут набегают часы, а это больший износ двигателя (особенно в запыленных и «засоленных» местах), больше ТО, больше расходов.

В третьих, двигатели, работая, создают не только тягу, но и эмиссии. Газы – это половина беды, вот звук – это очень серьезно. Кабы самолет ездил, используя только ВСУ, в аэропортах было бы значительно «зеленее».

Ну и практически снимается проблема попадания в двигатели посторонних предметов: раз двигатели не работают, они ничего в себя и не засасывают.

Отчасти проблема решается с помощью тягачей, но их использование не только дорого, но и неудобно, и не везде возможно. Вот если бы тягач находился на самом самолете…!

Таким образом, идея снабдить самолет приводом на колеса является очевидной, очевиден и тип привода – электрический. Но вот дальнейшее далеко не очевидно. Проще всего поставить привод на колеса носовой стойки – там ему не будут мешать тормоза, да и сама конструкция стойки попроще. Это предлагает зарегистрированная на Гибралтаре компания Borealis Exploration, с 2005 года работающая над устройством WheelTug. Устройство состоит из индукционных электромоторов, устанавливаемых в колеса носовой стойки, и весит всего 136 килограмм, включая интерфейс в кабине и контроллеры.

Первые испытания прошли еще в 2005 году на Boeing 767 авиакомпании Air Canada, тогда колеса носовой стойки вращались установленными снаружи их моторами. Самолет вполне успешно рулил, развивая по прямой скорость до 15 км/ч и мог даже двигаться задом наперед.

В 2010 году опытный образец WheelTug был смонтирован на B737 чешской авиакомпании Travel Service и также показал себя хорошо. Именно 737-й является основной целью Borealis Exploration, хотя устройство можно установить буквально на любой самолет. Первой интерес проявила израильская авиакомпания El Al, но стартовым покупателем станет итальянская Alitalia. Первый WheelTug она должна получить для своих А320 в 2013 году. По прикидкам производителя, итальянцы, используя WheelTug, на каждом самолете будут экономить до 500000 долларов в год! Сумма складывается из расценок на пушбэк – от 50 до 150 долларов за раз, экономии керосина – 200-210 литров (150-170 долларов) за раз, и снижение износа двигателей. Другие специалисты называют меньшие суммы экономии – 200000 долларов в год, напоминая вдобавок, что даже те полтораста килограммов, которые весит WheelTug, в полете окажутся лишним грузом и будут способствовать увеличению расхода топлива. Отказаться же совсем от услуг тягачей в аэропортах в любом случае не получится: в случае поломки на самолете ВСУ его придется буксировать на взлет «традиционным способом».

Но в любом случае заказчики на WheelTug есть – в общей сложности итальянская Alitalia, израильские El Al и Israir, индийская Jet Airways и турецкая Onur Air собираются, судя по протоколам о намерениях, закупить 232 системы для своих A320 и В737, причем от итальянцев получен твердый контракт на 100 WheelTug.

Немцы из DLR в июне 2011 года провели эксперименты, снабдив А320 колесами с электроприводом, работающим от батарей. Из положительных находок – тот факт, что применение электрической рулежной системы, питающейся от батарей, на узкофюзеляжных лайнерах в масштабах аэропорта Франкфурта дало бы ежедневную экономию 44 тонн керосина. Однако в чисто техническом плане возникли сложности. Оказалось, что из 73.5 тонн максимального веса самолета на носовую стойку приходится всего 5-7 тонн. Ее колеса при весе самолета в 47 тонн начинают буксовать при приложении к ним усилия в 6000 ньютонов на метр. По сравнению с табличными 3500 ньютонами на метр, требуемыми для того, чтобы сдвинуть с места А320 с отключенным тормозом, это солидно, но ведь этот параметр взят для идеального сцепления колес по ровной и сухой поверхности. Если же колеса носовой стойки попадают в понижение на полосе, это усилие сразу возрастает до 5800 ньютонов на метр, а при обледенении носовые колеса вообще не смогут стронуть самолет с места.

Уж как этот вопрос с «Эрбасом» собираются решать в Borealis Exploration, не ясно, но уже упоминавшиеся испытания WheelTug в 2010 году на Боинге 737 проходили в декабре в Праге, там были и лужи, и снег и даже ледок, и руление осуществлялось нормально.

 

Но в других краях снег имеется в избытке, и там прорабатывают другие варианты, точнее оснащение электромоторами основных стоек шасси. Тут проблема недостаточного прижима отсутствует – стойки расположены вблизи центра тяжести, – зато есть много других трудностей. Но попытаться все же стоит.

Пытаются американская L-3 communication, Lufthansa и Airbus. В декабре прошлого года они провели испытания предоставленного немецкой авиакомпанией А320, во внешних колесах основных стоек которого были смонтированы обычные электромоторы с планетарной коробкой передач. Правда, для размещения двигателей в колесах пришлось демонтировать тормоза, так что на летные испытания рассчитывать не приходилось – самолет только рулил по земле.

Испытания заняли 14 часов чистого времени, измерения проводились в 40 точках по параметрам усилия для приведения самолета, масса которого изменялась в пределах от 46 до 60 тонн, в движение, разгонным характеристикам, потреблению энергии, выделению тепла, деформации шин при различном давлении в них, и т.д. в различных условиях. Самолет ездил и по сухой, и по влажной полосе, в ветер с порывами до 70 узлов, вверх по 3% уклону и даже задом наперед, причем с работающими на холостом ходу двигателями. Максимальная скорость составила 13.5 узлов.

Пилотам, участвовавшим в испытаниях, система понравилась. Управление самолетом серьезно облегчилось, поскольку приемистость электромотора гораздо больше, чем у турбин, и он быстрее откликается на желания пилота. Турбина сначала «тормозит», медленно набирая обороты, а потом пилоту приходится уже тормозить самому, смиряя чересчур разогнавшийся самолет – с электромотором об этом можно забыть. Были отработаны всевозможные развороты и заходы на парковку, никаких проблем с этим у испытателей не возникло, тем более что двигатели оборудованы системой синхронизации, и при повороте носовой стойки на 75 градусов соответствующий двигатель отключается и самолет разворачивается «на пятке».

По результатам испытаний планируется определить конкретную мощность, которую должны развивать электромоторы, отчего напрямую будет зависеть масса и размеры серийного устройства. На первый раз инженеры перестарались – поставили столь мощные электромоторы, что самолет уверенно двигался даже на одном из них. Мощность надо будет подобрать так, чтобы самолет мог набрать 20 узлов за полторы минуты – таковы требования «Эрбаса».

В июле 2012 года было объявлено, что в состав разработчиков вошла британская Crane Aerospace, которая займется созданием привода на колеса, управления тормозами, трансформаторами и прочей электроникой, управляющей энергоснабжением, а равно и интеграцией всего механизма в самолет. На долю L-3 останется создания моторов и сцепления. Прототип, как ожидается, будет готов к концу 2013 года, а сертификация состоится в 2015-м.

У L-3 сотоварищи уже есть конкуренты – Safran и Honeywell, которые собирали в ноябре 2011 года данные, гоняя по земле обычный А320. Они планируют создать устройство, которое в сборе (мотор, система охлаждения, коробка передач, сцепление, которое отсоединяется для взлета и посадки) будет весить около 100 килограмм, пока решено, что на каждой стойке ведущим будет одно колесо, и их будут приводить в движение по одному мотору (были варианты сделать ведущими все четыре или ставить по два мотора на колесо).Испытания прототипа планируются на 2013 год, а в серию изделие пойдет где-то в 2016-м.

 

К

ак альтернатива самодвижущемуся самолету, предлагается «беспилотный» аэродромный тягач TaxiBot, управляемый из пилотской кабины. Машина разрабатывается совместно Israel Aerospace Industries (IAI), производителем тягачей TLD, Airbus и Lufthansa LEOS, подразделением Lufthansa Technik. В отличие от обычных аэродромных тягачей, используемых только для вывода самолета со стоянки, с использованием TaxiBot самолет будет буксироваться вплоть до стартовой позиции.

Первые испытания прошли еще весной 2011 года, в 2012 году производилась доработка конструкции, в 2013 году начнется сертификация, а в мае того же года должны начаться шестимесячные «строевые» испытания трех опытных машин в аэропорту Франкфурта на рейсовых B737 «Люфтганзы». В ходе их будет отрабатываться применение тягачей, сбор данных, оптимизация процедур и начнется подготовка к серийному выпуску. Что касается заказов, то пока есть только протокол о намерениях от Bankers Capital Transportation Leasing Group, предполагающей купить «значительное количество» TaxiBot на сумму в 97 миллионов долларов. IAI ведет переговоры с американцами об организации у них таких же испытаний, что и во Франкфурте, в конце 2013 года.

Таким образом, конкуренция на рынке «вспомогательных наземных двигателей» ожидается значительная. Но и безо всякой конкуренции задача предстоит нелегкая: обеспечить не только движение самолета по полосе, но и надежность, легкость ТО, экономичность. И возможность установки как на новые, так и на ранее произведенные самолеты.

С такими требованиями не факт, что затея с самодвижущимся без помощи турбин самолетом вообще реализуется. Но игра все же стоит свеч!

aviaglobus.ru

Первые двигатели для самолетов

 

Для постройки самолетов был необходим достаточно мощный, легкий, компактный и надежный двигатель.

А.Ф.Можайский сконструировал облегченные паровые машины, построив их, создал двигательную установку. Валы двух легких паровых двигателей вращали три воздушных винта, которые развивали необходимую силу тяги, отбрасывая назад воздух.

Большие возможности для создания самолетов открылись после усовершенствования двигателя внутреннего сгорания.

Один из первых двигателей внутреннего сгорания был сконструирован в 1879 году русским изобретателем О.С.Костовичем. Этот двигатель мощностью 80 лошадиных сил имел восемь цилиндров, системы зажигания, смазки и водяного охлаждения.

В 1908 году изобретатель А.Г.Уфимцев создал оригинальные двигатели двойного вращения. (стр. 148)

 

Летающие лодки

 

Лучшими в мире были Российские летающие лодки.

В начале века большая часть самолетного парка России состояла из самолетов иностранных марок.

В гидроавиации инициатива принадлежала русским конструкторам, которые быстро сумели разработать образцы самолетов, превзошедших заграничные. Одним из таких конструктором был Д.П.Григорович, создатель знаменитого морского разведчика-бомбардировщика М-9.

Начинал конструктор с самолета Г-1. Осенью 1913 года он создает двухместную летающую лодку М-1 и в этот год она совершила свой первый полет.

 

Весной 1915 года была выпущена удачная по конструкции летающая лодка Григоровича М-5. До 1923 года было изготовлено около 300 самолетов этой конструкции. (стр. 147,149)

В декабре 1915 года была выпущена летающая лодка М-9, на которой впервые в гидроавиации устанавливались пушки и радиостанция. Самолет был маневренным, простым в пилотировании и надежным в эксплуатации.

17 сентября 1916 года русский морской летчик лейтенант Я.И.Нагурский выполнил на М-9 с пассажиром на борту две петли Нестерова. Этот полет был утвержден в качестве мирового рекорда.

Весной 1942 года Д.П.Григорович создал истребитель И-1, а осенью 1942 года – И-2-бис. Этот истребитель стал первым русским истребителем оригинальной конструкции. Их было выпущено более 200 штук.

В 1931 году был построен истребитель И-Z, которых было выпущено около 70 штук.

В 1934 году Григорович Д.П. закончил работу по созданию пушечного истребителя ИП-1, на котором устанавливались две авиационные пушки и шесть пулеметов.

В 1936 году Д.П. Григорович разработал проекты: легкого воздушного крейсера ЛК-3, пикирующего бомбардировщика ПБ-1, скоростного разведчика Р-9.

Дмитрий Павлович Григорович был одним из первых русских авиаконструкторов военной авиации.

В начале нашего века стало широко известно имя летчика Михаила Ефимова. В 1909 году Одесский аэроклуб приобрел планер. Михаил Ефимов с первого раза поднялся на планере, а затем совершил плавную посадку. Вскоре он был направлен на учебу во Францию, в школу знаменитого Формана. Имя русского летчика не сходило со страниц газет и журналов: он брал первые места, призы, устанавливал мировые рекорды по скорости, дальности, продолжительности полета, грузоподъемности, точности посадки на международных соревнованиях в Ницце, Вероне, Будапеште, Реймсе.

8 марта 1910 года в Одессе на ипподроме он демонстрирует первые в России публичные полеты на самолете.

В 1910году В.Н.Юрьев впервые в мире разработал и осуществил схему одновинтового вертолета с автоматом перекоса, с помощью которого были решены проблемы управления, безопасности посадки и поступательного движения. Схема одновинтового вертолета с автоматом перекоса Юрьева стала типовой схемой большинства современных вертолетов. (стр. 157)

В сентябре 1910 года в Петербурге, на состязаниях Всероссийского праздника воздухоплавания Михаил Никифорович Ефимов завоевывает звание лучшего русского летчика «короля воздуха». (стр. 145, 146)

В дальнейшей своей жизни он отдает свой талант, все силы обучению военных летчиков в Севастопольской (Качинской) школе военных летчиков.

Следует упомянуть имя летчика Александра Алексеевича Васильева, победителя Первого в России состязания вне аэродрома; ставилась задача: за один день перелететь в наикратчайший срок из Петербурга в Москву по установленному маршруту. Летать ночью не разрешалось. На старт перелета вышли: С.Уточкин, А.Васильев, Е.Ефимов и др. Потерпел аварию С.Уточкин, вышли из состязания и другие пилоты. Финишировал через 24 часа 41 минуту в Москве только один его участник – Васильев А.А. В полете он находился 9 часов 30 минут. (стр. 145)

Очень популярными были летчики Сергей Исаевич Уточкин, Петр Николаевич Нестеров (27 августа 1913 года впервые в киевском небе он замкнул свою первую «мертвую петлю» и первый в мире совершил таран противника 26 августа (8 сентября) 1914 года, при этом погибает). (стр.153, 154)

Через 12 дней после П.Нестерова выдающийся французский летчик Адольф Пегу повторит петлю.

Много лет спустя знаменитый мастер пилотажа Альфред Фронваль накрутит за 3 часа 52 минуты 962 петли подряд. Это будет как бы венок на могилу Петра Николаевича Нестерова, венок от благодарных потомков.

Еще в 1903 году были высказаны первые мысли о принципиальной возможности управления самолетом по радио.

В октябре 1918 года во Франции состоялся первый радиоуправляемый полет, продолжавшийся час, когда были покрыты сто километров. Но до полного разрешения задачи было далеко. Только полет «Бурана» осуществил решение этой задачи.

В 1913 году Эльмар Сперри, изобретатель гирокомпаса, построил автопилот.

Авиация развивалась стремительно. В 1913 году на Русско-Балтийском заводе в Петербурге был построен 4-х моторный самолет «Русский витязь». (стр. 146) Это был первый в мире самолет с закрытой остекленной кабиной и грузоподъемностью 700 кг. «Русский витязь» был создан И.И.Сикорским и стал всемирной сенсацией: в воздух поднималась целая лаборатория, большое помещение с балконом, похожим на корабельную палубу. Этот самолет был гордостью первых русских авиастроителей. В этом же году (1913) появилась усовершенствованная модель под названием «Илья Муромец». Он поднимал в воздух 15 пассажиров, при общем полетном весе 6 тонн. На «Илье Муромце» был совершен перелет из Петербурга в Киев и установлено несколько мировых рекордов не только по грузоподъемности, но и по дальности и продолжительности полета. Это был первый самый крупный самолет в мире. Затем были созданы «Максим Горький», «Крылья Родины». (стр. 150, 152, 156)

Вслед за мужчинами устремляются в небо женщины, доказывая, что полет – удел не одних лишь мужчин.

Ранее уже упоминалось, что Валентина Гризодубова свой первый полет совершила в 1912 году, когда ей было два года, на самолете «Гризодубов-4», крепко привязанная к спине отца.

10 августа 1911 года Лидия Борисовна Зверева получила диплом авиатора-пилота и совершала публичные полеты в Петербурге, в Риге, выполнила несколько длительных по тем временам перелетов, собиралась создать летную школу для женщин.

 

Примечательна судьба первой женщины летчицы-испытателя Любови Галанчиковой. Она была певицей. Но ее артистичную судьбу круто изменил полет вместе с летчиком М.Ефимовым. После этого она решила твердо – летать. Училась, получила диплом летчика, летала во многих городах России. В Петербурге она познакомилась с немецким предпринимателем и авиатором Факкером и тот пригласил ее в Берлин. Там она научилась летать на гидросамолетах, установила мировой рекорд высоты для женщин – 2400 метров, совершила в качестве штурмана перелет Берлин-Париж. Вернувшись в Россию, Любовь Галанчикова стала летчиком-испытателем в авиамастерских.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Первые реактивные самолеты :: SYL.ru

Реактивные самолеты - самые мощные и современные воздушные суда XX века. Их принципиальное отличие от других состоит в том, что они приводятся в движение с помощью воздушно-реактивного или реактивного двигателя. В настоящее время они составляют основу современной авиации, как гражданской, так и военной.

История реактивных самолетов

Реактивные самолеты впервые в истории авиации попытался создать румынский конструктор Анри Коанда. Это было в самом начале XX века, в 1910 году. Он с помощниками испытал самолет, названный в его честь Coanda-1910, который был оснащен поршневым двигателем вместо всем знакомого винта. Именно он приводил в движение элементарный лопастной компрессор.

Однако многие сомневаются, что именно это был первый реактивный самолет. После окончания Второй мировой войны Коанда говорил, что созданный им образец был мотокомпрессорным воздушно-реактивным двигателем, противореча сам себе. В своих первоначальных публикациях и патентных заявках он ничего подобного не утверждал.

На фотоснимках румынского самолета видно, что двигатель располагается возле деревянного фюзеляжа, поэтому при сжигании топлива пилот и самолет были бы уничтожены образовавшемся пожаром.

Сам Коанда утверждал, что огонь действительно уничтожил хвост самолета во время первого полета, однако документальных подтверждений не сохранилось.

Стоит отметить, что в реактивных самолетах, выпускавшихся в 1940 годах, обшивка была цельнометаллической и имела дополнительную тепловую защиту.

Эксперименты с реактивными самолетами

Официально первый реактивный самолет поднялся в воздух 20 июня 1939 года. Именно тогда состоялся первый экспериментальный полет авиасудна, созданного немецкими конструкторами. Чуть позже свои образцы выпустила Япония и страны антигитлеровской коалиции.

Немецкая компания Heinkel начала опыты с реактивными самолетами в 1937 году. Уже через два года модель He-176 совершила свой первый официальный полет. Однако после первых пяти пробных вылетов стало очевидным, что запустить этот образец в серию нет никаких шансов.

Проблемы первых реактивных самолетов

Ошибок немецких конструкторов было несколько. Во-первых, двигатель был выбран жидкостно-реактивный. В нем использовались метанол и перекись водорода. Они выполняли функции горючего и окислителя.

Разработчики предполагали, что эти реактивные самолеты смогут развивать скорость до одной тысячи километров в час. Однако на практике удалось добиться скорости только в 750 километров в час.

Во-вторых, у самолета был непомерный расход топлива. С собой его приходилось брать столько, что авиасудно могло удалиться максимум на 60 километров от аэродрома. После ему требовалась дозаправка. Единственным плюсом, в сравнении с другими ранними моделями, стала быстрая скорость набора высоты. Она составляла 60 метров в секунду. При этом в судьбе этой модели определенную роль сыграли субъективные факторы. Так, она просто-напросто не понравилась Адольфу Гитлеру, который присутствовал на одном из пробных пусков.

Первый серийный образец

Несмотря на неудачу с первым образцом, именно немецким авиаконструкторам удалось раньше всех запустить реактивные самолеты в серийное производство.

На поток был поставлен выпуск модели Me-262. Первый пробный полет этот самолет совершил в 1942 году, в самый разгар Второй мировой войны, когда Германия уже вторглась на территорию Советского Союза. Эта новинка могла существенно повлиять на окончательный исход войны. На вооружение немецкой армии это боевое воздушное судно поступило уже в 1944-м.

Причем выпускался самолет в различных модификациях - и как разведчик, и как штурмовик, и как бомбардировщик, и как истребитель. Всего до конца войны было произведено полторы тысячи таких самолетов.

Эти реактивные военные самолеты отличались завидными техническими характеристиками, по меркам того времени. На них были установлены два турбореактивных двигателя, в наличии имелся 8-ступенчатый осевой компрессор. В отличие от предыдущей модели эта, широко известная как "Мессершмитт", потребляла не так много топлива, имела хорошие летно-технические показатели.

Скорость реактивного самолета достигала 870 километров в час, дальность полета составляла более тысячи километров, максимальная высота - свыше 12 тысяч метров, скорость набора высоты - 50 метров в секунду. Масса пустого воздушного судна была менее 4 тонн, полностью снаряженного достигала 6 тысяч килограммов.

На вооружении "Мессершмиттов" стояли 30-миллиметровые пушки (их было не менее четырех), общая масса ракет и бомб, которые мог перевозить самолет, около полутора тысяч килограммов.

В ходе Второй мировой войны "Мессершмитты" уничтожили 150 самолетов. Потери немецкой авиации составили около 100 воздушных судов. Эксперты отмечают, что количество потерь могло бы быть намного меньше, если бы пилоты были лучше подготовлены к работе на принципиально новом летательном аппарате. К тому же имелись проблемы с двигателем, который быстро изнашивался и был ненадежен.

Японский образец

В годы Второй мировой войны выпустить свой первый самолет с реактивным двигателем стремились практически все противоборствующие страны. Японские авиаинженеры отличились тем, что первыми стали использовать жидкостно-реактивный двигатель в серийном производстве. Он применялся в японском пилотируемом самолете-снаряде, на котором летали камикадзе. С конца 1944 года до конца Второй мировой войны на вооружение японской армии поступило более 800 таких воздушных судов.

Технические характеристики японского реактивного самолета

Так как этот самолет, по сути, был одноразовым - камикадзе сразу на нем разбивались, то и строили его по принципу "дешево и сердито". Носовую часть составлял деревянный планер, при взлете воздушное судно развивало скорость до 650 километров в час. Все за счет трех жидкостно-реактивных двигателей. Ни взлетных двигателей, ни шасси самолету не требовалось. Он обходился без них.

Японский самолет для камикадзе доставлялся до цели бомбардировщиком Ohka, после чего включались жидкостно-реактивные двигатели.

При этом сами японские инженеры и военные отмечали, что эффективность и производительность такой схемы была крайне низка. Сами бомбардировщики легко вычислялись с помощью локаторов, установленных на кораблях, входивших в состав американского военно-морского флота. Происходило это еще до того, как камикадзе успевали настроиться на цель. В конечном счете многие самолеты гибли еще на дальних подступах к конечной цели своего назначения. Причем сбивали как самолеты, в которых сидели камикадзе, так и бомбардировщики, которые их доставляли.

Ответ Великобритании

Со стороны Великобритании во Второй мировой войне принимал участие только один реактивный самолет - это Gloster Meteor. Свой первый боевой вылет он совершил в марте 1943 года.

На вооружение великобританских королевских военно-воздушных сил он поступил в середине 1944 года. Его серийное производство продолжалось до 1955-го. А на вооружении эти самолеты находились вплоть до 70-х годов. Всего с конвейера сошли около трех с половиной тысяч этих воздушных судов. Причем самых различных модификаций.

В период Второй мировой выпускались только две модификации истребителей, затем их количество увеличилось. Причем одна из модификаций была настолько секретной, что на территорию противника они не летали, чтобы в случае крушения не достаться авиационным инженерам врага.

В основном они занимались отражением авиационных атак немецких самолетов. Базировались они под Брюсселем в Бельгии. Однако с февраля 1945 года немецкая авиация забыла об атаках, сконцентрировавшись исключительно на оборонительном потенциале. Поэтому в последний год Второй мировой войны из 200 с лишним самолетов Global Meteor были потеряны только два. Причем это не стало следствием усилий немецких авиатором. Оба самолета столкнулись между собой при заходе на посадку. На аэродроме в то время была сильная облачность.

Технические характеристики британского самолета

Британский самолет Global Meteor обладал завидными техническими характеристиками. Скорость реактивного самолета достигала почти 850 тысяч километров в час. Размах крыла больше 13 метров, взлетная масса около 6 с половиной тысяч килограммов. Взлетал самолет на высоту почти 13 с половиной километров, дальность полета при этом составляла более двух тысяч километров.

На вооружении британского самолета находились четыре 30-миллиметровые пушки, которые обладали высокой эффективностью.

Американцы в числе последних

Среди всех основных участников Второй мировой одними из последних реактивный самолет выпустили военно-воздушные силы США. Американская модель Lockheed F-80 попала на аэродромы Великобритании только в апреле 1945 года. За месяц до капитуляции немецких войск. Поэтому поучаствовать в боевых действиях он практически не успел.

Американцы активно применяли этот самолет через несколько лет во время войны в Корее. Именно в этой стране произошел первый в истории бой между двумя реактивными самолетами. С одной стороны был американский F-80, а с другой советский МиГ-15, который на тот момент был более современным, уже околозвуковым. Советский пилот одержал победу.

Всего на вооружение американской армии поступило более полутора тысяч таких самолетов.

Советские образцы

Первый советский реактивный самолет сошел с конвейера в 1941 году. Его выпустили в рекордные сроки. 20 дней ушло на проектирование и еще месяц на производство. Сопло реактивного самолета выполняло функцию защиты его частей от излишнего нагрева.

Первый советский образец представлял собой деревянный планер, к которому были прикреплены жидкостно-реактивные двигатели. Когда началась Великая Отечественная война, все наработки были переброшены на Урал. Там начались экспериментальные вылеты и испытания. По замыслу конструкторов, самолет должен был развивать скорость до 900 километров в час. Однако, как только первый его испытатель Григорий Бахчиванджи приблизился к отметке в 800 километров в час, воздушное судно рухнуло. Летчик-испытатель погиб.

Окончательно доработать советскую модель реактивного самолета удалось только в 1945 году. Зато массовый выпуск начали сразу двух моделей - Як-15 и МиГ-9.

В сравнении технических характеристик двух машин принимал участие сам Иосиф Сталин. В результате было принято решение использовать Як-15, как учебное воздушное судно, а МиГ-9 поступил в распоряжение ВВС. За три года было выпущено более 600 МиГов. Однако вскоре самолет был снят с производства.

Основных причин было две. Разрабатывали его откровенно наспех, постоянно вносили изменения. К тому же сами пилоты относились к нему с подозрением. Чтобы освоить машину, требовалось много усилий, а ошибок в пилотаже допускать было категорически нельзя.

В результате в 1948 году на смену пришел усовершенствованный МиГ-15. Советский реактивный самолет летит со скоростью более 860 километров в час.

Пассажирский самолет

Самый известный реактивный пассажирский самолет, наряду с английским Concorde, - советский ТУ-144. Обе этих модели входили в разряд сверхзвуковых.

Советские самолеты поступили в производство в 1968 году. Звук реактивного самолета с тех пор стал часто раздаваться над советскими аэродромами.

www.syl.ru


Смотрите также