Нурсултанов Данияр Ербулатович. "Какие технологии сыграли ключевую роль в истории авиастроения?"
План
1. Введение
2. Цельнометаллическая конструкция самолета
3. Реактивный двигатель
4. Бортовая радиолокационная станция
5. Авионика
6. Стреловидное крыло
7. Крыло изменяемой стреловидности
8. Дозаправка в воздухе
9. Технология «Стелс»
10. Отклоняемый вектор тяги двигателя
11. Управляемые авиационные ракеты
12. Композиционные материалы
13. Катапультируемое кресло
14. Вывод
Введение
Технология — в широком смысле — совокупность методов, процессов и материалов, используемых для достижения той или иной цели в какой-либо отрасли деятельности, а также научное описание способов технического производства; в узком — комплекс организационных мер, операций и приемов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт и эксплуатацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами, и обусловленных текущим уровнем развития науки, техники и общества в целом. Само рождение, развитие и функционирование авиационной техники невозможны без использования весьма специфических материалов и технологий. Поэтому для определения "фронта” дальнейшей работы необходим краткий обзор возникших перед авиастроением задач и способов их решений.
Цельнометаллическая конструкция самолета
В первой половине 20 века аэропланы относительно быстро приходили в непригодность из-за влияния окружающей среды, потому что основными конструкционными материалами были дерево и полотно, по этой причине самолеты не могли действовать в плохую погоду.
Цельнометаллические авиационные конструкции заменили трубчатые и деревянные конструкции с тканевой обшивкой из-за множества преимуществ: они не требуют отдельного каркаса, обеспечивающего внешнюю форму самолета, для восприятия нагрузок и обшивки. Кроме того металл, по сравнению с тканью и деревом, не требует деликатного обращения. На него еще в меньшей мере воздействует влажность и ультрафиолетовые лучи. Характеристики металла позволяют делать конструкцию более легкой и долговечной.
Вот неполный список преимуществ, которые дает использование конструкций из листового металла при постройке летательного аппарата:
1.Снижается вес при одновременном повышении прочности.
2.Повышается антикоррозионная стойкость, особенно при использовании новейших материалов.
3.Широкая доступность материалов и их сравнительно невысокая стоимость.
4.Долговечность и устойчивость к атмосферным условиям, в частности к ультрафиолетовому облучению и влажности
5.Легкость работы с материалом: достаточно простых средств инструментальной обработки, технология изготовления очень простая (не требуется контроль за окружающей температурой или обеспечение отсутствия пыли, как при изготовлении композитных конструкций). Современные технологии клепки тоже значительно упрощают процесс сборки конструкции
6.Пластичность: листовой металл позволяет получить деталь практически любой конфигурации
7.Безопасность: этот материал не наносит никакого вреда для здоровья человека в процессе работы с ним.
8.Простой контроль за качеством материалов: конструкционные дефекты материала легко обнаруживаются и устраняются
9.Простота ремонта: заклепки и зажимы можно быстро удалить, для замены поврежденных частей или секций, т. е. отдельные секции и части могут быть заменены без необходимости менять целую секцию конструкции самолета.
К тому же, хорошо спроектированная конструкция из листового металла имеет высокую безопасность при аварии, так как кинетическая энергия гасится постепенно деформирующейся конструкцией.
В 20-е гг., с началом создания цельнометаллических самолётов, появились новые технологические операции: изготовление деталей из металлических листов, профилей и труб, а также новые виды соединений, в том числе неразъёмных — ручная клепка и ручная кислородно-ацетиленовая сварка. Для получения плоских металлических деталей разработаны методы раскроя листовых заготовок, штамповки и прессования. При сборке узлов и агрегатов нашли применение специальные приемы и приспособления. В 30-е гг. интенсивно развивались специфические для авиационной промышленности технологические процессы и технические средства оснащения производства, в том числе процессы механизированной потайной клёпки.
Первый в мире экспериментальный цельнометаллический самолёт, выполненный из дюралюминия, Junkers J 1 был создан в Германии в 1915 году. Первый серийный цельнометаллический самолет — АНТ-2, созданный А. Н. Туполевым в СССР.
Реактивный двигатель
У человека всегда был соблазн и необходимость (в бою) высокой скорости полета. Человек всегда пытался тем или иным способом увеличить скорость полета ЛА (летательный аппарат), который обрел совершенно новый уровень скорости тогда, когда появился реактивный двигатель. За счет реактивного двигателя ЛА пересек звуковой барьер и даже в несколько раз превысил его.
Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.
Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры (тепловые реактивные двигатели), так и другие физические принципы, например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле (ионный двигатель).
Основными типами которыми пользуется человек это: Жидкостно-реактивный двигатель (ЖРД), турбо-реактивные двигатель (ТРД).
В ЖРД рабочие газы создаются в камере сгорания за счет химической реакции топлива и окислителя находящиеся на борту самолета.
В ТРД для сжигания используется воздух, забираемый из окружающей среды.
Первыми в мире создателями и эксплуатантами реактивного двигателя считаются немцы и англичане. Первый в мире ЛА с ТРД был-экспериментальный HE-178, который взлетел в Германии в 1939 году. Спустя 2 года в Англии вышел на испытания Gloster E.28/39. В 1944 году в обеих странах появились серийные ЛА с реактивными двигателями, применявшиеся в боях — это: Gloster Meteor и Me.262. Первым советским ЛА с реактивным двигателем стал БИ-1 конструктора Виктора Балховитина, который совершил первый полет 15 мая 1942 года под управлением Григория Бахчиванджи.
Спустя время ТРД и ЖРД совершенствовались. Были созданы двигатели: двухконтурные(АЛ-31), газотурбинные(ТВ3-117), турбовинтовые(НК-12), с форсажной камерой, с плазменной системой зажигания (Ал-41).
Бортовая радиолокационная станция
Бортовая радиолокационная станция (БРЛС) — радиоэлектронная система, устанавливаемая на летательных аппаратах различных классов и предназначенная для получения радиолокационной информации о воздушных, космических и наземных объектах (целях), в том числе в сложных метеоусловиях и при отсутствии видимости. В состав БРЛС входят одна или несколько антенн, один или несколько передатчиков, приёмник, процессор обработки радиолокационных сигналов и РЛИ (радиолокационная информация), индикатор на электронно-лучевой трубке и др. РЛИ извлекается либо из эхо-сигналов, образующихся в результате отражения радиоволн от объекта, облучённого зондирующими радиосигналами БРЛС, либо из радиосигналов БРЛС, переизлучаемых активным ретранслирующим устройством, находящимся на объекте, либо из радиоизлучения устройств, находящихся на объекте, или излучения самого объекта, определяемого его температурой. В БРЛС могут сочетаться различные методы выделения РЛИ. Полученная с выхода процессора, РЛИ поступает на индикатор, а также в бортовую вычислительную систему для дальнейшего использования, как на борту летательного аппарата, так и для ее передачи на другие летательные аппараты и наземные вычислительные системы. Управление БРЛС осуществляется экипажем или бортовой вычислительной системой. По решаемым задачам, выполняемым автономно или в комплексе с другими средствами, БРЛС подразделяются на дозорные, навигационные, панорамные, обзора земной поверхности, управления оружием боевых летательных аппаратов, наведения ракет с радиолокационными головками самонаведения, управления взрывателями ракет и снарядов и другие, а также многофункциональные (способные решать несколько задач).
Основные характеристиками БРЛС являются дальность действия, сектор и время обзора пространства и поиска целей, точность измерений координат целей и их производных по времени, разрешающая способность (по углам, дальности, скорости), число одновременно обрабатываемых целей, помехоустойчивость, электромагнитная совместимость (способность выполнять заданные функции при возможном электромагнитном влиянии со стороны как бортовых, так и внешних радиоэлектронных систем), масса, габаритные размеры, надёжность, энергопотребление, ремонтоспособность и др.
В современных БРЛС широко используются передатчики на основе широкополосных и многорежимных усилителей мощности и управляемые многофункциональные системы обработки радиолокационных сигналов и РЛИ на основе цифровых процессоров и устройств функциональной электроники (на поверхностных акустических волнах и др.), что позволяет существенно расширить функциональные возможности БРЛС, повысить их помехоустойчивость, улучшить массо-габаритные и эксплуатационные характеристики.
Авионика
Авионика оно же БРЭО – бортовое радиоэлектронное оборудование — совокупность всех электронных систем, разработанных для использования в авиации. На базовом уровне это системы: коммуникации, навигации, отображения и управления различными устройствами.
Первоначально основным потребителем авиационной электроники были военные. Боевые самолеты превратились в летающие платформы для датчиков и электронных комплексов. Сейчас авионика составляет большую часть затрат при производстве ЛА. К примеру, для истребителей F-15E и F-14 доля затрат на авионику составляет 80 % от общей стоимости самолета. В настоящее время электронные системы широко применяются и в гражданской авиации, например, системы управления полетом и пилотажно-навигационные комплексы.
Системы, обеспечивающие управление самолетом:
Системы связи
Системы навигации
Системы индикации
Системы управления полетом (FCS)
Системы предупреждения столкновений
Системы метеонаблюдения
Системы управления самолетом
Системы регистрации параметров полета (средства объективного контроля, или бортовые самописцы)
Системы, обеспечивающие управление системами вооружения:
Радары
Сонары
Электронно-оптические системы
Системы обнаружения целей
Системы управления вооружением
В данный момент аэродинамика истребители, в смысле его совершенствования, подошла к определенному пределу. Дальнейший рост возможности техники связывают уже с прогрессом в электронном оборудовании. Современная авионика позволяет оптимизировать выполнение задач, то есть минимальными средствами достигнуть максимального результата. Условия работы летчика сильно изменились, большая часть параметров полета выводится теперь не на стрелочные приборы, а на жидко-кристаллические экраны. Авионика облегчила летчику жизнь. Быстро обнаружить цель, захватить её, устойчиво удерживать и поразить точно одной ракетой все эти функции выполняет авионика.
Возможности современной авионики таковы, что новые качества приобретают самолеты предыдущих поколений.
Стреловидное крыло
С появлением реактивного двигателя скорость ЛА увеличилась в несколько раз, рост скорости и связанные с этим явления потребовали от ученых кардинально пересмотреть аэродинамику полета и решить целый набор задач. Дело в том, что при увеличении скорости полета увеличивается сопротивление воздуха. Воздух будто вязкая масса не хочет пропускать через себя ЛА. Одним из средств уменьшения этого сопротивления стало применение скоростных профилей и придания крылу стреловидной формы. Основами таких работ стали наработки ученых германии. В СССР первый ЛА со стреловидным крылом был ЛА-160, который поднялся в воздух в 1947 году.
Достоинства:
Увеличение скорости, при которой наступает волновой кризис, и как следствие — меньшее сопротивление на трансзвуковых скоростях по сравнению с прямым крылом.
Медленный рост подъёмной силы в зависимости от угла атаки, а, следовательно, лучшая устойчивость к турбулентности атмосферы.
Недостатки:
Пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации.
Отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолёта.
Увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения.
Возрастание массы и уменьшение жёсткости крыла.
После появления стреловидного крыла для устранения его недостатков появились его модификации: треугольное крыло (увеличение жесткости), крыло с переменной стреловидностью, крыло с изменяемой стреловидностью, крыло оживальной формы, крыло с обратной стреловидностью (увеличение управляемости на малых скоростях), трапециевидное крыло,
Военные требовали постоянного увеличения скорости, дальности полета, а это все вело к увеличению веса самолета, а это, как следствие, к увеличению длины разбега и пробега. Это обстоятельство никак не устраивало военных. Ведь длинные взлетно-посадочные полосы — слишком простая цель. Требовали сохранить и большую скорость полета и приемлемые взлетно-посадочные характеристики. Дело в том, что в гонке за скоростью конструкторы постоянно увеличивали стреловидность крыла, а с ростом стреловидности эффективность крыла на взлете и посадке снижалась. Конструкторы предлагали 2 решения: дополнительно использовать подъемный двигатель или установить крыло изменяемой стреловидности. Для сравнительных испытаний построили 2 опытных экземпляра. Один с подъемными двигателями, другой с новым крылом. Оба назывались Миг-23. Испытания показали преимущество самолета с крылом изменяемой стреловидности.
Крыло изменяемой стреловидности — тип конструкции летательного аппарата тяжелее воздуха с неподвижным крылом, позволяющей изменять в полёте один из видов геометрии крыла — стреловидность. На больших скоростях полёта более эффективна большая стреловидность, а на малых (взлёт, посадка) — меньшая.
Самолёты с крылом изменяемой стреловидности и достаточно высокой максимальной скоростью имеют хорошие взлётно-посадочные характеристики. Например, бомбардировщик Су-24 имеет максимальную скорость 1700 км/ч при стреловидности крыла по передней кромке 69° и посадочную 280-290 км/ч, при стреловидности 16°.
Недостатком крыла с изменяемой стреловидностью является его значительно больший вес и усложнение конструкции.
Дозаправка в воздухе — операция передачи топлива с одного летательного аппарата на другой во время полета.
С самого начала использования аэропланов возникло желание расширить их радиус действия за счёт передачи топлива в воздухе. Ещё в 1912 году были осуществлены первые попытки передать с одного самолёта на другой канистры с топливом. Ввиду высокой опасности и сложности манёвров данный способ передачи топлива развития не получил.
Первые попытки передать топливо при помощи шланга с одного гидросамолёта на другой были произведены английскими военно-морскими летчиками в 1917 году. Успешные попытки такого рода были осуществлены в 1920-х годах. В простейшем случае два медленно летящих самолёта соединялись шлангом, по которому в заправляемый самолёт топливо перетекало под действием силы тяжести. Впоследствии топливо стали ускорять при помощи насосов.
В 1942 году немецкими конструкторами прорабатывался вариант дозаправки в воздухе прототипа стратегического бомбардировщика Ме.264 («Бомбардировщик Америки») для достижения им межконтинентальной дальности.
Первые дозаправки в полёте при выполнении боевого задания были произведены во время Корейской войны в ВВС США.
В настоящее время дозаправка топливом в воздухе применяется только на военных и военно-транспортных машинах.
Дозаправка топливом в воздухе позволяет существенно продлить время пребывания в воздухе и в некоторых случаях обеспечить самолёту неограниченную дальность полёта.
Ввиду того что максимальная взлётная масса самолёта ниже массы, которой он может обладать, набрав необходимую скорость и высоту, применение дозаправки в воздухе даёт самолёту возможность взлететь с минимальным количеством топлива и с максимальным количеством полезного груза и впоследствии, набрав высоту и скорость, получить недостающее топливо в полёте.
Системы дозаправки в воздухе:
Шланг-конус
Процесс заправки происходит следующим образом. Танкер разматывает шланг, и конус под напором воздуха расправляется из сложенного положения в своё рабочее состояние. Оба летательных аппарата сближаются друг с другом, причём заправщик летит прямо, с постоянной скоростью и неизменной высотой, а заправляемый занимает позицию сзади и немного снизу от танкера. Уравняв скорости и высоту, пилот заправляемой машины маневрирует таким образом, чтобы попасть заправочной штангой в неуправляемый конус. Соединение штанги и конуса производится электромагнитным замком. После установления соединения оператором заправки включается система перекачки, и топливо под большим давлением поступает в баки заправляемого ЛА. По окончании заправки пилот заправляемого самолёта просто уменьшает скорость, и конус отсоединяется от штанги, когда сила натяжения превысит мощность электромагнита.
С крыла на крыло
Способ предложен советскими летчиками-испытателями И. И. Шелестом и В. С. Васяниным. Система успешно прошла госиспытания на самолётах Ту-4 и в 1951 году была принята на вооружение.
Самолёты в строю летели параллельными курсами — крыло к крылу, не находясь в потоке друг друга. Самолёт-заправщик выпускал из законцовки крыла трос со стабилизирующим парашютом. Бомбардировщик маневрировал таким образом, чтобы положить штангу, торчащую из торца крыла на трос. При проскальзывании троса по штанге бомбардировщика трос цеплял гибкую тягу, за которую вытягивал из крыла шланг. Далее трос выбирался заправщиком, а бомбардировщик выпускал шланг. Достигнув крыла заправщика, шланг стыковался с заправочной магистралью, и начиналась перекачка топлива. Топливо перекачивалось под давлением с большими расходами. После заправки процесс шёл в обратном направлении: бомбардировщик втягивал шланг, заправщик выпускал трос. После втягивания шланга трос освобождался, и заправщик был готов заправить другой самолёт.
Штанга
Процесс заправки сходен с заправкой при помощи шланга, но есть и некоторые существенные отличия.
Самолёты сближаются и выравнивают скорости. Заправляемый самолёт занимает позицию снизу и немного сзади заправщика. Затем оператор заправочной станции, управляя крылышками на штанге, стыкует
её с заправочной горловиной, которая расположена, как правило, за кабиной пилотов. После стыковки топливо под давлением подаётся в баки заправляемого самолёта.
Технология "Стелс"
Технологии снижения заметности — комплекс методов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения посредством специально разработанных геометрических форм и радиопоглощающих материалов и покрытий, что резко уменьшает радиус обнаружения и тем самым повышает выживаемость боевой машины. Следует отметить, что значительного поглощения радиоволн можно добиться только в сантиметровом диапазоне, и гораздо хуже в дециметровом. В силу физики распространения радиоволн сделать объект малозаметным в метровом диапазоне, когда длина волны сравнима с собственными размерами объекта, изменением его формы в принципе невозможно. Также невозможно добиться полного поглощения любого радиоизлучения падающего на объект под произвольным углом, поэтому главной целью при выборе формы является отражение волн в сторону от излучателя. Таким образом, часть сигнала поглощается специальными покрытиями, а остальная часть отражается в сторону, что не позволяет радиоэху вернуться к наблюдающей РЛС (что особенно эффективно против совмещённых приёмопередающих станций). Технологии снижения заметности являются самостоятельным разделом военно-научной дисциплины «электронные средства противодействия», охватывают диапазон техники и технологий изготовления военной техники (самолётов, вертолётов, кораблей, ракет и т. Д.). По большинству машин, созданных с применением технологий снижения заметности, отсутствуют независимые данные по величине эффективной поверхности рассеяния в различных диапазонах, так как экспертная оценка этой информации может повысить их уязвимость. Часть данных о заметности подобных машин основана на теоретических оценках, также существуют случаи намеренной дезинформации, завышающие, либо, наоборот, занижающие реальное значение ЭПР. Поэтому ко всем оценкам величин заметности малозаметных машин следует относиться с высокой степенью осторожности. ЛА созданные с применением технологией «Стелс»: Су-35, Т-50 ПАК ФА, F-22, F-35, B-2.
Отклоняемый вектор тяги двигателя
Отклоняемый вектор тяги (ОВТ) — функция сопла, изменяющая направление истечения реактивной струи. Она предназначена для улучшения тактико-технических характеристик самолёта. Регулируемое реактивное сопло с отклоняемым вектором тяги — устройство с изменяемыми, в зависимости от режимов работы двигателя, размерами критического и выходного сечений, в канале которого происходит ускорение потока газа с целью создания реактивной тяги и возможностью отклонения вектора тяги во всех направлениях. Вертикальный взлет и посадка. Первые опыты, связанные с практической реализацией отклоняемого вектора тяги на самолетах, относятся к 1957 году и проводились в Великобритании в рамках программы по созданию истребителя с вертикальным взлетом и посадкой. Прототип под обозначением Р.1127 был оснащен двумя поворачивающимися на 90° соплами, расположенными по бокам самолета на линии центра тяжести, которые обеспечивали движение в вертикальном, переходном и горизонтальном режимах полета. Первый полет Р.1127 состоялся в 1960 году, а в 1967 году на его базе был создан первый серийный СВВП «Харриер». Существенным шагом вперед в разработке двигателей с отклоняемым вектором тяги в рамках программ СВВП стало создание в 1987 советского сверхзвукового СВВП ЯК-41. Принципиальной отличительной чертой данного самолета стало наличие двух двигателей: одного подъемного и одного подъемно-маршевого с поворотным соплом, расположенным между хвостовыми балками. Трехсекционная конструкция сопла подъемно-маршевого двигателя делала возможным поворот вниз от горизонтального положения на 95°. В силу ряда причин ЯК-41М не производился серийно, однако реализованная на нем конструкция двигателя сыграла основополагающую роль в конце 1990-х годов в США в ходе работ по созданию будущего истребителя F-35. Расширение маневренных характеристик. Ещё в ходе работ над Р.1127 испытателями было замечено, что использование отклоняемого вектора тяги в полете несколько облегчает маневрирование самолета. Однако из-за недостаточного технического уровня и приоритетности программ СВВП серьёзные работы в области повышения маневренности за счет ОВТ не велись до конца 1980-х годов. В 1988 году на базе истребителя F-15B был создан экспериментальный самолет с двигателями с плоскими соплами и отклонением вектора тяги в вертикальной плоскости. Результаты испытательных полетов показали высокую эффективность ОВТ для повышения управляемости самолета на средних и больших углах атаки. Приблизительно в то же время в Советском Союзе был разработан двигатель с осесимметрическим отклонением сопла кругового сечения, работы над которым велись параллельно с работами над плоским соплом с отклонением в вертикальной плоскости. Поскольку установка плоского сопла на реактивный двигатель сопровождается потерями 10-15 % тяги, предпочтение было отдано соплу с осесимметрическим отклонением и в 1989 году состоялся первый полет истребителя Су-27 с экспериментальным двигателем. Настоящее время система отклонения вектора тяги рассматривается как один из обязательных элементов современного боевого самолета в связи со значительным улучшением летных и боевых качеств, обусловленным ее применением. Также активно изучаются вопросы модернизации имеющегося парка боевых самолетов, не имеющих ОВТ, путем замены двигателей или установки блоков ОВТ на штатные двигатели. Второй вариант был разработан одним из ведущих российских производителей ТРД – компанией «Климов», которая также выпускает единственное в мире серийное сопло с всеракурсным отклонением вектора тяги для установки на двигатели РД-33 (семейство истребителей МИГ-29) и АЛ-31Ф (истребители марки СУ).
ЛА с ОВТ: МиГ-29ОВТ, МиГ-35, Су-30, Су-35С, Су-37, ПАК ФА, F-22.
Управляемые авиационные ракеты
Управляемая авиационная ракета, предназначенная для поражения наземных, подземных, надводных, подводных, воздушных и космических целей. Первые управляемые ракеты данного класса появились в конце Второй мировой войны в Германии. С помощью ракеты «воздух-воздух» первая победа была одержана 24 сентября 1958 года. Ракеты «воздух-воздух» классифицируются по дальности и типу головки самонаведения. Первые опыты по наведению авиационной ракеты на самолёт были предприняты в Германии во время Второй мировой войны. Во время налётов союзников люфтваффе столкнулось с недостаточной эффективностью поражения тяжёлых бомбардировщиков применяемым пушечным авиационным вооружением, в результате чего стали разрабатывать очередное «чудо-оружие», способное уничтожить бомбардировщик с безопасного для лётчика-истребителя расстояния. Вначале на самолётах ПВО Германии для ударов по плотным построениям бомбардировщиков союзников применялись реактивные неуправляемые снаряды R4M. Далее усилия немецких конструкторов привели к созданию опытных образцов специализированых ракет «воздух-воздух», таких как Ruhrstahl X-4. США также занимались разработками УРВВ в годы Второй Мировой. Были созданы ракеты Hughes JB-3 Tiamat и Martin Gorgon как средства борьбы с германскими реактивными бомбардировщиками. Обе ракеты вскоре после войны были сочтены морально устаревшими. И они так и не приняты на вооружение. Сразу же после войны (в 1946 году), ВВС США начали разработку новой ракеты, AAM-A-1 Firebird, но, хотя ракета успешно прошла испытания в 1947-1949, ее характеристики были также сочтены недостаточными на фоне стремительно совершенствующейся реактивной авиации. Послевоенные исследования привели к созданию ракеты «воздух-воздух» Fairey Fireflash,принятой на вооружение ВВС Великобритании в 1955 году. Однако её использование оказалось малоэффективным. ВВС и ВМС США приняли на вооружение ракеты «воздух-воздух» в 1956 году. Первой ракетой ВВС США стала AIM-4 Falcon; ВМС США получили сразу две ракеты – AIM-7 Sparrow и AIM-9 Sidewinder, модификации которой стоят на вооружении до сих пор. Первую ракету «воздух-воздух» РС-1У (К-5/Р-5) ВВС СССР приняли на вооружение в 1956 году. 24 сентября 1958 года истребитель ВВС Тайваня F-86 атаковал МиГ-15 ВВС Китая ракетой AIM-9B Sidewinder и сбил его. Эта победа считается первой, одержанной с помощью ракеты «воздух-воздух». Системы наведения: Радиокомандная (РК) Первые ракеты «воздух-воздух» оснащались радиокомандной системой наведения. Пилот должен был управлять пущенной ракетой с помощью джойстика, установленного в кабине. Управляющие импульсы передавались на ракету сначала по проводам, затем по радиоканалу. В хвостовой части ракеты с такой системой наведения обычно устанавливался трассер. Ракеты с ручным управлением обладали крайне низкой вероятностью поражения цели. Радиолокационная Радиолокационная система наведения, как правило, используется в ракетах средней и большой дальности, так как на таких дистанциях инфракрасное излучение цели слишком мало для уверенного сопровождения инфракрасной ГСН. Есть два типа радиолокационных головок самонаведения: активная и полуактивная. Инфракрасная Инфракрасная головка самонаведения наводится на тепло, излучаемое целью. Ранние варианты ИК ГСН имели низкую чувствительность, поэтому могли наводиться только на сопло работающего двигателя. Для использования такой ракеты атакующий самолёт должен был при её запуске находиться в задней полусфере цели. Это ограничивало манёвр самолёта-носителя и диапазон применения ракеты. Низкая чувствительность ГСН также ограничивала и дистанцию пуска, так как тепловое излучение цели сильно уменьшалось с увеличением расстояния. Оптико-электронная Последней появилась оптико-электронная система наведения. Ракета с ОЭ ГСН имеет оптико-электронную матрицу, работающую в видимом диапазоне. Система наведения такой ракеты может быть запрограммирована для поражения наиболее уязвимых элементов ЛА, например, кабины пилота. ОЭ ГСН не зависит от теплового излучения цели, поэтому может применяться по малозаметным в ИК-диапазоне целям.
Композиционные материалы
Композиционные материалы (композиты) – многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. Варируя составом матрицы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по своим механическим свойствам и в то же время они легче. Использование композитов обычно позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических характеристик. По структуре композиты делятся на несколько основных классов: волокнистые, слоистые, дисперсноупрочненные, упрочненные частицами и нанокомпозиты. Полимерные композиционные материалы (ПКМ) Композиты, в которых матрицей служит полимерный материал, являются одним из самых многочисленных и разнообразных видов материалов. Их применение в различных областях дает значительный экономический эффект. Например, использование ПКМ при производстве космической и авиационной техники позволяет уменьшить весь летательного аппарата от 5 до 30%. А снижение веса, например, искусственного спутника на околоземной орбите на 1 кг приводит к экономии 1000$.
Катапультируемое кресло
Катапультируемое кресло – устройство, предназначенное для спасения лётчика или других членов экипажа летательного аппарата в аварийных ситуациях. Катапультируемые кресла используются в основном на военных и спортивных самолётах (например, Су-26); катапультное кресло было также впервые в мире установлено на вертолёте (Ка-50). Наиболее совершенные модели катапультируемых кресел обеспечивают спасение пилота во всём диапазоне высот и скоростей данного летательного аппарата, обеспечивая даже катапультирование с земли. Катапультные кресла также устанавливались на первых космических кораблях серии «Восток»; их применение предусматривалось как в случае аварии, так и для приземления в нормальных условиях после завершения полета. Как правило, катапультируемое кресло вместе с пилотом выстреливается из аварийного летательного аппарата при помощи реактивного двигателя (как, например, К-36ДМ), порохового заряда (как КМ-1М) или сжатого воздуха (как у спортивного Су-26), после чего кресло автоматически отбрасывается, а пилот опускается на парашюте. Иногда применяются катапультируемые аварийно-спасательные капсулы (В-58) и кабины (F-111 и B-1), опускающиеся на парашютах вместе с находящимися внутри членами экипажа. Первые катапульты появились в 1939 году в Германии. Экспериментальный летательный аппарат Heinkel He-176 с ракетным двигателем был оснащен сбрасываемой носовой частью. Вскоре катапульты стали серийными. Их устанавливали на турбореактивный Heinkel He 280 и на поршневой Heinkel He-219. 13 января 1942 года лётчик-испытатель Гельмут Шенк на He-280 совершил первое в истории успешное катапультирование. Катапультные кресла устанавливались также на некоторых других немецких самолётах; всего за период Второй мировой войны немецкие лётчики совершили около 60 катапультирований.
Катапультные кресла первого поколения выполняли единственную задачу — выбросить человека из кабины. Отдалившись от самолёта, пилот должен был самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть кресло и раскрыть парашют.
Второе поколение катапультных кресел появилось в 1950-х годах. Процесс покидания был частично автоматизирован: достаточно было дернуть рычаг, и пиротехнический стреляющий механизм выбрасывал кресло из самолета; вводился парашютный каскад (стабилизирующий, затем тормозной и основной парашюты). Простейшая автоматика обеспечивала только задержку по времени и блокировку по высоте — на большой высоте парашют открывался не сразу.
Кресла третьего поколения появились в 1960-х, их начали оснащать твердотопливным ракетным двигателем, работающим после выхода кресла из кабины. Они были снабжены более совершенной автоматикой. На первых креслах этого поколения, разработанных НПП «Звезда», парашютный автомат КПА соединялся с самолетом двумя пневмотрубками и таким образом настраивался на скорость и высоту.
Cовременные серийные катапультные кресла, такие как британское Martin Baker Mk 14, американские McDonnell Douglas ACES II и Stencil S4S, а также знаменитое российское К-36ДМ, относятся к третьему поколению. Первое в истории катапультирование на сверхзвуковой скорости совершил американский лётчик-испытатель Джордж Смит в 1955 году. На рынке сегодня остались британская компания Martin Baker и американские McDonnell Douglas и Stencil. В СССР и России катапультные кресла, как и другое полетное снаряжение, с 1960-х годов делает только НПП «Звезда» в посёлке Томилино, разработкой катапультных кресел занимаются конструкторские бюро в городе Киров (Авитек).
Вывод:
Развитие любой техники невозможно без новых технологий. Технологии являются результатом новых гениальных, а порой и простых идей, имеющих актуальность и необходимость претворения в жизнь. Таким образом, эти технологии сыграли ключевую роль в истории авиастроения так как:
1.Цельнометаллическая конструкция самолета подняла на новую ступень развития мировую авиацию. 2.Реактивный двигатель обеспечил потребность человека в высокой скорости. 3.Бортовая радиолокационная станция помогла человеку: в навигации, в предупреждении об облучении и о столкновении, обнаруживать цель на больших расстояниях, наводить на цель и т.д. 4.Авионика дала возможность улучшить и оптимизировать управление системами ЛА. Дальнейшее развитие авиации в основном зависит от прогресса в авионики. 5.Стреловидное крыло позволило легче преодолеть сопротивление воздуха и вывести ЛА на большие скорости полета. 6.Крыло изменяемой стреловидности оптимизировала характеристику полета самолета на разных скоростях. 7.Дозаправка в воздухе намного увеличила дальность и время полета ЛА. 8.Технология «Стелс» дала возможность ЛА стать «невидимым». 9.За счет ОВТ ЛА достиг и достигнет, в развитии этой технологии, «безграничную» маневренность. 10.Управляемые ракеты позволяют точно и четко наносить удар по цели. 11.Композиционные материалы облегчили и укрепили конструкцию ЛА. 12.Катапультируемые кресла спасли много жизней и зарекомендовали себя как отличное средство спасения.
Источники:
1. Информационный интернет портал Википедия
2. Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.
3. Казанджан П. К., Алексеев Л. П., Говоров А. Н., Коновалов Н. Е., Ю. Н. Нечаев, Павленко В. Ф., Федоров Р. М. Теория реактивных двигателей. М. Воениздат. 1955
4. Кулагин В. В. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Изд. 2-е. М. Машиностроение. 2003.
5. Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.
6. В. Ильин, М. Левин. Бомбардировщики. — М.: Виктория, АСТ, 1996. — Том 2. — c. 48
7. «Метод краевых волн в физической теории дифракции», Уфимцев П. Я., изд. «Советское радио», 1962, тираж 6.5 т. экз.
8. Бочкарев А. М., Долгов М. Н. Радиолокация малозаметных летательных аппаратов // Зарубежная радиоэлектроника. — 1989. — № 2.
9. Агроник А. Г., Эгенбург Л. И. Развитие авиационных средств спасения. — М.: Машиностроение, 1990. — 256 с
. Первые опыты, связанные с практической реализацией отклоняемого вектора тяги на самолетах, относятся к 1957 году и проводились в Великобритании в рамках программы по созданию истребителя с вертикальным взлетом и посадкой. Прототип под обозначением Р.1127 был оснащен двумя поворачивающимися на 90° соплами, расположенными по бокам самолета на линии центра тяжести, которые обеспечивали движение в вертикальном, переходном и горизонтальном режимах полета. Первый полет Р.1127 состоялся в 1960 году, а в 1967 году на его базе был создан первый серийный СВВП «Харриер».
. Ещё в ходе работ над Р.1127 испытателями было замечено, что использование отклоняемого вектора тяги в полете несколько облегчает маневрирование самолета. Однако из-за недостаточного технического уровня и приоритетности программ СВВП серьёзные работы в области повышения маневренности за счет ОВТ не велись до конца 1980-х годов.
Fairey Fireflash,принятой на вооружение ВВС Великобритании в 1955 году. Однако её использование оказалось малоэффективным. ВВС и ВМС США приняли на вооружение ракеты «воздух-воздух» в 1956 году. Первой ракетой ВВС США стала AIM-4 Falcon; ВМС США получили сразу две ракеты – AIM-7 Sparrow и AIM-9 Sidewinder, модификации которой стоят на вооружении до сих пор. Первую ракету «воздух-воздух» РС-1У (К-5/Р-5) ВВС СССР приняли на вооружение в 1956 году.
Твоя работа довольно интересная, мне понравилось 
, узнал много нового для себя!
