Автор: Губаев Руслан Рустамович
Возраст: 17
Место учебы: МОБУ СОШ №4
Город, регион: Нефтекамск, Республика Башкортостан
Руководитель: Гиззатуллина Алсу Нарисовна, МОБУ СОШ №4, учитель физики.

Самолеты вертикального взлета и посадки

План:

1.Введение

2.История развития самолетов вертикального взлета и посадки

2.1. Первый проект СВВП

2.2. Проект СВВП в СССР

2.2.1. Самолеты Як-36М

2.2.2. Катапультное кресло

2.2.3. Двигатели

3. Исследования на стенде силовой установки в ЛИИ

3.1. Испытания опытных экземпляров Як-36

3.2. Государственные испытания

3.3. Список потерь (аварий и катастроф) самолётов вертикального взлёта и посадки Як-38 трёх модификаций (Як-38, Як-38У, Як-38М).

3.4. Серийное производство Як

4.Техническое описание

5. Безопасность полетов, надежность и аварийность

6. Общая оценка

7.Применение СВВП

7.1 Фолклендские острова

7.2 Афганистан

8.Современная авиация

9.Достоинства и недостатки

10.Вывод

11.Список литературы

Цель: осветить в данной историко-исследовательской работе основные достоинства и недостатки боевого применения СВВП, а также оценить потребность современной авиации в данном типе самолетов

Задачи:

• Изучить историю создания и применения СВВП
• Выявить достоинства и недостатки СВВП
• Выяснить роль СВВП в современной авиации
• Сделать выводы                                                                    

Введение

Послевоенное развитие реактивной авиации с ее большими взлетно-посадочными скоростями требовало строительства длинных, дорогих и уязвимых бетонных ВПП. Это позволяло противнику первым ударом разгромить взлетную полосу, и самолеты не могли поддерживать битву с воздуха. Именно поэтому создают самолеты вертикального взлета и посадки.[1.2]

Основная часть

История развития самолетов вертикального взлета и посадки

Первый проект СВВП

В декабре 1946 г. американская фирма «Райан» приступила к разработке эскизного проекта легкого боевого СВВП X-13(Рис.1) с вертикальным положением фюзеляжа при взлете и посадке. Первый вертикальный взлет состоялся 28 мая 1956 г .[1.2.3]

Рис.1. Эскизный проект Х-13

Проект СВВП в СССР

30 октября 1961 г. Хрущев подписал постановление о создании СВВП. 24 марта 1966 г. были успешно завершены летные испытания первого отечественного боевого СВВП Як-36, а уже через год 9 июля он демонстрировался на воздушном празднике в Домодедово. В октябре 1967 г. проект был закончен.

Эскизное проектирование вели конструкторы Павлов Виктор Николаевич и Г.А.Матвеев (Рис.2).

Рис. 2 В.Н Павлов (слева) и Г.А.Матвеев (справа)

Самолеты Як-36М

А.С.Яковлев (Рис.3) принял окончательное решение о включении в тематику работ ОКБ (Опытное конструкторское бюро) трех вариантов Як-36М (Рис.4): легкого штурмовика Як-36М, учебного Як-36У, палубного истребителя-перехватчика Як-36П

Рис.3 А.С.Яковлев Конструктор семейства «Як»

Рис.4 Як-36М

Катапультное кресло

Для Як-36М создали электрическую систему автоматического катапультирования СК-ЭМ (Система катапультирования электрического механизма) – модификацию СК-Э, применявшейся на Як-36. Система работала совместно с креслом КЯ-1М(Рис.5). Она подавала электрическое напряжение к исполнительному механизму, если машина выходила за пределы по углам крена и тангажа[1.5]                                                                                                       

Рис.5 Катапультное кресло КЯ-1М, устанавливавшееся на всех опытных и первых серийных Як-36М

Двигатели

На разработку двигателя Р27В-300(Рис.6) Туманскому (Рис.7) выделили менее двух лет. За такой срок разработать новый двигатель невозможно, поэтому, как и в случае с Р27-300(Рис.6), он взял уже существовавший в металле двигатель – ТРДФ (Турбореактивный двигатель с форсажной камерой) Р27Ф2-300, использовавшийся в МиГ-23.В 80-х гг. ПМД использовались на зарубежных и советских самолётах вертикального взлёта и посадки (например, «Пегас» фирмы «Роллс-Ройс» на самолёте «Харриер», Р27В-300 на Як-38).

Рис. 6 Подъемно-маршевый двигатель Р27В-300

Рис. 7 Сергей Константинович Туманский

Подъемные ТРД РД36-35ФВ и РД36-35ФВР (Рис.8) были разработаны в 1969 г. в Рыбинском КБМ (Конструкторском бюро модификации) под руководством П.А.Колесова (Рис.9) [ 1.6]

Рис. 8 Подъёмный двигатель РД36-35ФВР 

Рис. 9 Петр Алексеевич Колесов

Исследования на стенде силовой установки в ЛИИ

Исследования позволили создать отклоняющие устройства, защищающие двигатели от попадания выхлопных и пороховых газов.

Стенд силовой установки представлял (Рис.10) собой фюзеляж штурмовика с силовой установкой. Первые испытания проводились в аэродинамической трубе Т-102 в филиале ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения) в Тураево. Затем стенд подвесили под летающую лабораторию – Самолет Ту-16(Рис.11) – для проверки работоспособности силовой установки на скоростях более 300км/ч, эти испытания проходили в ЛИИ (Летный испытательный институт).[1.7]

Рис. 10 Стенд силовой установки

Рис. 11 Самолет Ту-16

Испытания опытных экземпляров Як-36

(ВМ-1) (Вертикальная машина) 23 января 1969 г. начали создание макета самолета и его первого опытного экземпляра(Рис.12). 15 апреля 1970 г. ВМ-1 доставили на аэродром в Жуковском. Ведущим инженером был В.Н.Павлов. Испытания начали на кабель-кране, подвешивая машину на высоте до 5м от поверхности площадки.

Позже первый опытный экземпляр принимал участие в государственных испытаниях, на нем оценивали работу отдельных систем, оборудования и вооружения.[1.7]

Рис.12 Первый опытный экземпляр Як-36М(ВМ-1) на кабель-кране, 1970 г.

(ВМ-2) К 15 октября 1970 г. опытный завод ОКБ закончил сборку второго опытного экземпляра Як-36М. К этому времени стенд сил и моментов уже был готов. На него и поставили ВМ-2 для снятия характеристик управления и исследования влияния рециркуляции газов и подсоса самолета к земле из-за влияния реактивных струй. Ведущим инженером был Г.А.Матвеев.

24 ноября Мухин(Рис.13) выполнил три скоростных рулежки, а через три дня – первый подлет. Затем в летно-испытательном институте состоялся первый методический совет МАП (министерства авиационной промышленности), в котором приняли решение о первом полете.[1.8]

2 декабря 1970 г. ВМ-2 впервые поднялся в воздух(Рис.14). Испытания закончились в апреле 1972 г.

Рис.13 Валентин Григорьевич Мухин

Рис.14 Второй экземпляр Як-36М (ВМ-2) в полете, 1970 г.

(ВМ-3) ВМ-3 создали 16 июня 1971 г. А 30 июля на пробеге самолет, который пилотировал Ю.А.Шевяков, опрокинулся. Причинами аварии стали сильный боковой ветер и недоработанность системы управления передней опорой шасси. Шевяков успел выключить двигатель и обесточить самолет, избежав пожара. После доработки ВМ-3 летал по программе государственных испытаний(Рис.15) на боевое применение. В мае 1972 г. участвовал на правительском показе авиатехники на базе НИИ ВВС (Научно-испытательного института военно-воздушных сил) в Ахтубинске.[1.8]

Рис. 15 Третий экземпляр Як-36М (ВМ-3) в полете во время государственных испытаний, 1972 г.

(ВМ-4) Постройка эталонного ВМ-4 (Рис.16) была завершена 27 марта 1973г. Он отличался увеличенной до 2,75м колеей шасси и оборудованием. В период с мая по сентябрь 1975г. принимал участие на испытаниях на крейсере Киев.

Рис.16 Четвертый опытный экземпляр Як 36М (ВМ-4) на стенде сил и моментов в ЛИИ

В начале июля 1973 г. самолеты ВМ-2, ВМ-3 и ВМ-4 участвовали в показе авиационной техники членам правительства в Кубинке[1.9]

Государственные испытания

Государственные испытания делились на два этапа – этап А и этап Б.

Сначала проводился, очевидно, этап А.

Первый экземпляр самолета требовалось представить на государственные совместные испытания в четвертом квартале 1970 г., а два последующих – в 1971 г.

28 декабря 1971 г. ОКБ (Опытное конструкторское бюро) Яковлева предъявило первый Як-36М на испытания. Государственную комиссию возглавлял маршал авиации И.И. Борзов (Рис.17).

Рис.17 Иван Иванович Борзов

11.02.1971 на ВМ-1 к испытательным полетам приступил М.С.Дексбах(Рис.18). Сначала самолет поднимался и опускался строго вертикально. Затем перешли к перемещениям над площадкой. 16 и 18 февраля 1972 г. Дексбах попробовал разогнаться – сначала до 50 км/ч, потом до 100 км/ч. Убедившись, что все в норме, перешли к торможениям. 21 февраля он сделал вертикальный взлет, перешел на горизонтальный полет, и приземлился по-самолетному. 25 февраля 1972 г. состоялся полет по полному профилю – с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой. Этап А продолжался до 10 октября 1973 г., в нем участвовали три экземпляра.[1.8]

Рис. 18 Михаил Сергеевич Дексбах

На этап Б предъявили второй и третий экземпляры Як-36М. Испытания проходили в НИИ ВВС (Научно-испытательного института военно-воздушных сил) в Ахтубинске с 30 января по 10 октября 1974 г. Проверялась надежность запуска ПД (Подъемного двигателя) и ПМД (Подъемно-маршевого двигателя) в воздухе, оценка работ системы САУ-36, испытания ракет Х-23 и радиокомандной линии «Дельта» проводилась на четвертой машине.

Результаты этапа Б утвердил главком ВВС 8 декабря 1974г., а на следующий день его подписал главком ВМФ. В документе было сказано, что Як-36М испытания выдержал и рекомендуется для принятия на вооружение.

В 1973 г. после завершения этапа А госиспытаний было принято решение о запуске Як-36М в серию. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров от 11 августа 1976 г. Як-36М был принят на вооружение в качестве легкого палубного штурмовика и получил наименование Як-38.[1.10]

Список потерь (аварий и катастроф) самолётов вертикального взлёта и посадки Як-38 трёх модификаций (Як-38, Як-38У, Як-38М).[6]

Используются следующие сокращения:

• ГЛИ — гражданский лётчик-испытатель
• ВЛИ — военный лётчик-испытатель
• СЛ — строевой лётчик
• САК - система автоматического катапультирования

Аварии

Катастрофы

Серийное производство Як

Всего за 1973-1988 гг. в Саратове выпустили 231 экземпляр Як-38, Як-38М и Як-38У. Ежегодное производство выросло с семи машин в 1974 г. до 26 в 1982 г.

В процессе производства Як-38 не раз дорабатывали. С 11-й серийной машины увеличили колею шасси с 2,2 до 2,75м и ввели катапультное кресло К-26ВМ. Позже установили нижние и верхние ребра в районе отсека ПД (подъемного двигателя) для повышения точности их работы. Центральная часть крыла сначала была неразъемной, но в 1982 г. предусмотрели отстыковку консолей от фюзеляжа.

Для обучения летного состава технике пилотирования самолета вертикального взлета и посадки(СВВП) требовалась учебная двухместная машина Як-38У. (Рис.19). Создание предусматривалось еще от 27 декабря 1967 г., но утвердили его только 4 марта 1971 г. Для размещения второй кабины немного удлинили носовую часть фюзеляжа. Обучаемый сидел впереди и чуть ниже инструктора. Связь между ними поддерживалась через СПУ-9. Для сохранения устойчивости увеличили плечо горизонтального оперения, удлинив хвостовую часть фюзеляжа, продублировали управление самолетом.[1.12]

Рис. 19 Учебный   Як-38У

(Як-38М) 27 августа 1981 г. было принято решение о модернизации Як-38 с целью увеличения взлетной массы, что позволило увеличить полезную нагрузку на 1т. В основном модернизация заключалась в установке новых двигателей и в подвеске под крылом двух сбрасываемых баков.[1.14]

Серийные самолеты Як-38 окрашивались сверху в синий, а снизу в зеленый цвет, позже в светло-серый цвет со всех сторон. Передние кромки воздухозаборников ПМД имели белое окаймление, перед ними на борту изображалась углом предостерегающая красная линия. Законцовка киля и кончик носа фюзеляжа тоже были белыми. Опознавательные знаки, красные звезды  с бело-красной окантовкой наносились на киль с обеих сторон и на крыло сверху и снизу. На воздухозаборниках ПМД рисовали развевающийся советский военно-морской флаг. Тактический номер из двух цифр желтого цвета с черной окантовкой наносили за флагом, ближе к крылу.

Во время боевых испытаний в Афганистане Як-38 получили камуфляж из неправильных пятен жёлтого и коричневого цветов. С учётом возможного применения на суше в феврале 1982 г. для Як-38 были разработаны варианты летнего и зимнего многоцветного камуфляжа.

Техническое описание

Як-38 состоит из фюзеляжа, кабины летчика, крыльев, хвостового оперения, шасси, подъемных двигателей, системы управления двигателей, системы реактивного управления, трех автономных гидросистем, пневмосистемы, радиооборудования, комплекса средств аварийного покидания, а также на четырех пилонах под крылом могут быть подвешены бомбы калибром 500 кг, зажигательные баки, контейнеры с пушками, блоки.[1.15.18]

Летно-технические характеристики Як-38

Безопасность полетов, надежность и аварийность

Як-38 в 1988 г на свои 122 полетов на отказ значительно превосходил истребителей-бомбардировщиков того времени СУ-17МЗ, МиГ-27 и других. Если учесть это, то средний уровень аварийности Як-38 можно считать вполне приемлемым, и он, к тому же, снижался.

За 16 лет из 231 построенного самолета всех модификаций в авариях и катастрофах были потеряны 42 самолета, это 18,2%.

Во время различных испытаний Як-38 и Як-38У произошло 11 аварий. При эксплуатации на самолетах семейства Як-38 произошло 11 катастроф, в которых погибли 13 человек. Из них 5 произошли на самолетных режимах полета, одна – при взлете по-самолетному и 5 – на вертикальных и переходных режимах. Четыре на самолетных режимах стали следствием ошибок летчиков и не связаны с особенностями машины. Две с отказами техники.[1.25.26]

Общая оценка

Анализируя параметры Як-38 и Харриер (Рис.20) можно вывести общую оценку.

Например, по боевому радиусу при вертикальном взлете Як-38 превосходил Харриер, у Як-38 – 195 км, у Харриера – 140 км. Также можно сравнить их по максимальной скорости – у Як-38 – 1210км/ч, у Харриера – 1150-1185км/ч у первого поколения и 1165 км/ч у второго. Боевая нагрузка у Як-38 при максимальном запасе топлива составляет 3т, а у Харриера же 2,2-2,7т. Полезная нагрузка при вертикальном взлете у Харриера в полтора-два раза меньше, чем у Як-38.

Только Харриерам второго поколения удалось опередить Як-38, но лишь по оборудованию и вооружению. Таким образом, в течение всего периода эксплуатации Як-38 превосходил Харриера по основным техническим решениям и ряду важных характеристик.[1.32]

Рис. 20 Харриер

Применение СВВП

Фолклендские острова

К началу военных действий на Фолклендских островах в 1982 году на вооружение был принят Sea Harrier FRS.1. Всего со стороны Великобритании в Южной Атлантике было развернуто 42 СВВП. Ими было выполнено 2000 вылетов к югу от острова Вознесения, в том числе 1650 в зоне боевых действий. Самолёты базировались на противолодочных авианосцах "Гермес" и "Инвизибл", а также на наскоро оборудованных площадках на берегу. Налёт на одну машину в среднем составил 55 ч/мес - до 6 вылетов в день. Боеготовность всех СВВП составляла свыше 80%[4].

Афганистан

В начале 80-х годов по решению МАП и МО была сформирована эскадрилья, состоящая из 4 СВВП Як-38 и 2 штурмовиков Су-25. В программе испытаний предусматривались: оценка эксплуатации в условиях автономного базирования, проверка работы прицела и радиооборудования при полётах в ущельях, изучение возможности взлёта с поврежденной ВПП, а также комплексное исследование боевой эффективности СВВП в условиях высокогорья и высоких температур. ВПП располагалась на высоте 1400 метров над уровнем моря и была длиной почти 3000 метров. Специально для Як-38 рядом была построена ещё одна полоса длиной около 150 метров с покрытием из стеклоткани и металлических плит. Всего в Афганистане на Як-38 было выполнено 107 полётов парами и поодиночке в сопровождении Су-17. 29 мая программа была закончена. Опыт выявил необходимость в повышении тяговооруженности самолёта и его разгонных характеристик при выполнении взлётов с коротким разбегом. После расчетов было принято решение повернуть сопло второго подъёмного двигателя назад на 15 градусов.[1.24]

Современная авиация

Тяжёлый авианесущий крейсер (ТАВКР) «Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов» (Рис.21) — корабль проекта единственный в составе Военно-морского флота России в своём классе. Предназначен для поражения крупных надводных целей, защиты морских соединений от нападений вероятного противника с использованием авианосцев и большого количества подводных лодок; имеет также задачу поддержки десантных операций.

Назван в честь Адмирала Флота Советского Союза Николая Герасимовича Кузнецова.[6] 

Рис. 21 ТАВКР Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов

Рис. 22 Н.Г. Кузнецов

Достоинства:

• Низкие требования к ВПП (самолет может базироваться на площадках, размеры которых ненамного превышают его габариты)
• Возможность зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении

Недостатки:

• Сложность в управлении (пилотирование СВВП довольно сложно и от лётчика требуются отточенные навыки и высокий уровень квалификации).
• Большой расход топлива
• Малые боевой радиус (Як-141-900 км) и боевая нагрузка (1000 кг)

Вывод:

В ходе историко-исследовательской работы, рассмотрев историю и перспективы развития СВВП, я считаю, что будущее этих самолетов есть. Но для этого будущего, нужен прорыв в области двигателестроения.

Список литературы:

1. Журнал «Авиаколлекция» В.Б.Абидин; Палубный штурмовик Як-38;№7-2009;Приложение к журналу моделист-конструктор, с.2,3,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15,18,24,32
2. Самолёт вертикального взлёта и посадки. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Самолёт_вертикального_взлёта_и_посадки
3. Доктора военных наук Константин Сивков "России нужны самолёты вертикального взлёта и посадки". URL: http://army-news.ru/2013/12/rossii-nuzhny-samolety-vertikalnogo-vzleta-i-posadki/
4. Самолет ЯК-38. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%BA-38
5. Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов. https://ru.wikipedia.org/wiki/Адмирал_Флота_Советского_Союза_Кузнецов 
6. Список потерянных Як-38.https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_потерянных_Як-38