Máy bay cất cánh thẳng đứng. VTOL

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Sự hoàn hảo về thiết kế và đa chức năng kết hợp kỹ thuật hàng không độc đáo - máy bay cất và hạ cánh thẳng đứng. Những bộ óc tốt nhất của Nga, Anh và Mỹ, qua nhiều năm phát triển và hiện đại hóa hơn nữa, đã tạo ra những hình mẫu huyền thoại trong cuộc đấu tranh cạnh tranh. Việc tăng tốc độ, độ cao bay, khả năng chuyên chở, cũng như hiệu suất chiến đấu gắn liền với việc cải tiến liên tục của động cơ phản lực hạng nặng. Đây là điều khiến máy bay cất cánh thẳng đứng trở thành đơn vị cơ sở chính của lực lượng không quân thế giới.

Đầu tiên theo chiều dọc

Kỹ thuật cất cánh và hạ cánh thẳng đứng đầu tiên được tạo ra trong thực nghiệm vào năm 1954 là sự phát triển của Phương tiện thử nghiệm trên không Model 65. Thiết kế được thiết kế bao gồm các đơn vị có sẵn từ các máy bay khác nhau - thân máy bay và đuôi thẳng đứng được mượn từ khung máy bay, cánh- trên máy bay Cessna Model 140A và khung gầm - trên máy bay trực thăng Bell Model 47. Cho đến nay, các nhà thiết kế hiện đại vẫn tự hỏi làm thế nào sự kết hợp của các yếu tố riêng lẻ này lại có thể cho ra kết quả như vậy!

Máy bay của công ty Bell của Mỹ đã sẵn sàng vào cuối năm 1953. Một tháng sau, chuyến bay đầu tiên bay lơ lửng trên không đã diễn ra, và sáu tháng sau - chuyến bay miễn phí đầu tiên của nó. Nhưng việc hiện đại hóa máy bay không dừng lại, trong một năm nữa, nó đã được đưa đến hiệu suất cần thiết bằng cách thử nghiệm và thử nghiệm trên không.

Phản ứng, nhưng không

Các động cơ đặt ở hai bên thân máy bay quay xuống 90 độ, do đó tạo ra lực nâng và lực đẩy cho chuyến bay. Bộ tăng áp cung cấp nguồn điện chuyên sâu trực tiếp đến các vòi phun khí ở đầu cánh và ống dẫn khí. Điều này đảm bảo việc kiểm soát toàn bộ cấu trúc máy bay ở chế độ di chuột và bảo toàn khả năng này ngay cả khi di chuyển ở tốc độ thấp.

Nhưng ngay sau đó, theo kết quả kiểm tra, Bell đã từ chối tiếp tục làm việc với dự án này. Máy bay VTOL đầu tiên có lực đẩy phản lực đến nỗi nó hầu như không vượt quá trọng lượng cất cánh của chính nó, mặc dù nó là quá mức đối với chuyển động ngang.

Với những đặc điểm như vậy, rất khó để phi công giữ được tốc độ trong giá trị chấp nhận được, mà không vượt quá giới hạn về tốc độ tối đa của chuyến bay ngang. Do đó, góc độ chú ý của người Mỹ đã chuyển sang những phát triển khác.

Yak-141 duy nhất trên thế giới

Năm 1992, các nhà báo được công nhận đặc biệt được mời đã rất ngạc nhiên trước sự quan tâm của các hãng hàng không hàng đầu phương Tây đối với kỹ thuật này. Các chuyên gia nhận thấy các tính năng của máy bay, vượt ra ngoài những ý tưởng tiêu chuẩn về một máy bay chiến đấu. Rõ ràng là trong nhiều năm nghiên cứu, được thực hiện song song ở một số quốc gia, chiếc máy bay của Liên Xô sẽ xứng đáng nhận được sự quan tâm.

Đó là Yak-141, máy bay VTOL siêu thanh duy nhất trên thế giới vào thời điểm đó. Nó được phân biệt bởi một loạt các nhiệm vụ chiến đấu, tốc độ cao và khả năng cơ động độc đáo, vì vậy nó ngay lập tức nhận được sự công nhận trên toàn thế giới.

Người Mỹ và người Châu Âu bắt đầu phát triển theo hướng này vào những năm 60. Tại cuộc triển lãm năm 1961 ở Farnborough, chỉ một công ty Anh mới có thể trình bày một kết quả xứng đáng. Máy bay chiến đấu chủ lực trong tương lai của Không quân Anh, máy bay chiến đấu Harrier VTOL, không chỉ thú vị nhất mà còn là vật trưng bày được bảo vệ tốt nhất.

Người Anh không cho bất cứ ai vào, kể cả đồng minh của họ, người Mỹ. Người duy nhất có một ngoại lệ vì những công lao đặc biệt và đóng góp vào chiến thắng Đức Quốc xã là nhà thiết kế máy bay chiến đấu nổi tiếng của Liên Xô - A. S. Yakovlev. Anh ấy không chỉ được mời mà còn làm quen với khả năng của kỹ thuật này.

Cuộc đua dọc của các cường quốc trên thế giới

Sự phát triển ở Liên Xô vào thời điểm đó đã đạt được một số thành công, nhưng vẫn thua kém đáng kể so với người Anh. Các thử nghiệm với turbofly được phát minh đã mang lại cho các nhà thiết kế kinh nghiệm quý báu, điều đó trở nên khả thilắp đặt hai động cơ tuốc bin phản lực trên máy bay. Đầu phun của họ có thể xoay 90 độ.

Thử nghiệm V. Mukhin nâng một chiếc máy bay có tên Yak-36 lên bầu trời. Nhưng nó vẫn chưa phải là một phương tiện chiến đấu chính thức. Tại các buổi biểu diễn trình diễn, thay vì tên lửa, người ta đã treo các mô hình đặc biệt. Rốt cuộc, máy bay vẫn chưa sẵn sàng cho vũ khí thực sự.

Năm 1967, Ủy ban Trung ương của CPSU đặt nhiệm vụ cho nhóm dự án của Yakovlev là tạo ra một chiếc máy bay hạng nhẹ có khả năng cất cánh thẳng đứng. Mẫu máy bay được cập nhật, được gọi là Yak-38, đã gây ra phản ứng hoài nghi ngay cả từ A. Tupolev. Nhưng đến năm 1974, 4 chiếc đầu tiên đã được chuẩn bị.

Sau sự vượt trội rõ rệt của máy bay ném bom Harrier của Anh trên bầu trời trong Chiến tranh Falklands, chính phủ Liên Xô nhận thấy rằng họ cần phải cải tiến Yak-38 của mình. Do đó, vào năm 1978, Ủy ban Minaviaprom đã phê duyệt một dự án cho Phòng thiết kế Yakovlev - chế tạo một máy bay chiến đấu cất cánh thẳng đứng được cập nhật Yak-141.

kỷ lục gia Liên Xô

Một động cơ độc đáo được trang bị hệ thống điều khiển hoàn hảo được tạo ra ở Nga dành riêng cho máy bay cất cánh thẳng đứng. Lần đầu tiên trên thế giới, người ta đã tìm ra giải pháp cho một vòi quay của lò đốt sau - thứ mà không chỉ Liên Xô, mà các nhà thiết kế máy bay nước ngoài đã nghiên cứu trong suốt một thập kỷ. Điều này giúp Yak-141 có thể hoàn thành chu kỳ thử nghiệm trên mặt đất và đưa nó cất cánh. Từ những bài kiểm tra đầu tiên, anh ấy đã khẳng định hiệu suất bay tốt nhất của mình.

Đó là một trong nhữngcác dự án hàng không bí mật, các cơ quan tình báo phương Tây đã phải mất 11 năm chỉ để tìm ra nó trông như thế nào. Máy bay đa năng dựa trên tàu sân bay Yak-141, một máy bay chiến đấu thế hệ thứ 4, đã lập 12 kỷ lục thế giới. Nó nhằm đạt được ưu thế trên không và cung cấp sự che chắn cho vị trí từ kẻ thù. Bộ định vị của nó cho phép bạn bắn trúng cả mục tiêu trên không và trên mặt đất. Khả năng đạt tốc độ tối đa lên đến 1800 km / h. Tải trọng chiến đấu - 1000 kg. Phạm vi chiến đấu là 340 km. Độ cao bay tối đa lên đến 15 km.

Chính sách của Gorbachev

Chính sách cắt giảm chi tiêu cho ngành công nghiệp quốc phòng cũng đã có tác động. Để chứng minh sự tan băng trong quan hệ kinh tế đối ngoại, chính phủ đã điều chỉnh đáng kể việc sản xuất hàng không mẫu hạm. Do thiếu các tàu căn cứ liên quan đến việc rút các tàu sân bay khỏi hạm đội Nga sau năm 1987, việc phát triển Yak-141 đã ngừng hoạt động.

Mặc dù vậy, sự xuất hiện của Yak-141 là một bước tiến quan trọng trong thực tiễn thiết kế máy bay. Máy bay cất cánh thẳng đứng của Nga đã trở thành trang bị không thể thiếu của Lực lượng Không quân, và để tiếp tục hiện đại hóa máy bay chiến đấu, các nhà khoa học chủ yếu dựa vào kết quả làm việc nhiều năm của Yakovlev.

MiG-29 (Điểm tựa)

Được phát triển bởi Phòng thiết kế A. Mikoyan, máy bay chiến đấu thế hệ thứ tư MiG-29 của Nga kết hợp các đặc điểm tốt nhất để không chiến với tên lửa ở tầm trung và tầm ngắn.

Ban đầu, VTOL MiG được thiết kế để tiêu diệtmọi loại mục tiêu trên không dưới mọi điều kiện thời tiết. Vẫn giữ được chức năng của nó ngay cả khi có nhiễu. Được trang bị động cơ mạch kép hiệu quả cao, nó cũng có khả năng tấn công các mục tiêu mặt đất. Được thiết kế vào đầu những năm 70, lần cất cánh đầu tiên diễn ra vào năm 1977.

Khá dễ sử dụng. Được đưa vào phục vụ Không quân vào năm 1982, MiG-29 đã trở thành máy bay chiến đấu chủ lực của Không quân Nga. Ngoài ra, hơn 25 quốc gia đã mua hơn một nghìn máy bay.

Động vật ăn thịt có cánh của Mỹ

Luôn tỉ mỉ trong vấn đề phòng thủ, người Mỹ cũng rất xuất sắc trong việc chế tạo những chiếc máy bay chiến đấu mạnh mẽ.

Được đặt tên theo loài chim săn mồi, Harrier được thiết kế như một máy bay tấn công hạng nhẹ và đa chức năng để hỗ trợ trên không cho các lực lượng mặt đất, chiến đấu và trinh sát. Do hiệu suất tuyệt vời, nó cũng được sử dụng trong Hải quân Tây Ban Nha và Ý.

Trở thành chiếc đầu tiên trong lớp, chiếc VTOL Hawker Siddeley Harrier của Anh đã trở thành nguyên mẫu của bản sửa đổi Anh-Mỹ của AV-8A Harrier vào năm 1978. Công việc chung của các nhà thiết kế của hai nước đã cải tiến nó thành máy bay tấn công thế hệ thứ hai của gia đình Harrier.

Năm 1975, McDonnell Douglas đến thay thế Anh, nước đã rời bỏ dự án do ban lãnh đạo không thể chịu đựng được ngân sách tài chính. Các biện pháp được thực hiện để sửa đổi toàn diện AV-8A Harrier đã giúp có được máy bay chiến đấu AV-8B.

AV-8B nâng cao

Dựa trên công nghệmô hình trước đó, AV-8B đã được cải thiện rất nhiều về mặt nâng cấp chất lượng. Buồng lái được nâng lên, thân máy bay được thiết kế lại, các cánh được cập nhật, bổ sung thêm một điểm treo cho mỗi cánh. Vũ khí chính xác cao được thả trực tiếp khi vào khu vực phóng, xác suất sai lệch có thể lên đến 15 m.

Mẫu máy bay này đã được cải tiến hơn nữa về mặt khí động học và do đó đã tạo ra chiếc máy bay cất cánh thẳng đứng tốt nhất ở Hoa Kỳ. Được trang bị động cơ Pegasus cập nhật, nó có thể thực hiện cất cánh và hạ cánh thẳng đứng. AV-8B được đưa vào phục vụ bộ binh Hoa Kỳ vào đầu năm 1985.

Sự phát triển không dừng lại, và các mẫu AV-8B (NA) và AV-8B Harrier II Plus sau này đã nhận được thiết bị cho các hoạt động tác chiến ban đêm. Cải tiến hơn nữa khiến nó trở thành một trong những đại diện tốt nhất của máy bay cất cánh thẳng đứng thế hệ thứ năm - Harrier III.

Các nhà thiết kế Liên Xô đã làm việc chăm chỉ trong nhiệm vụ cất cánh ngắn ngày. Những thành tựu này được người Mỹ dành cho F-35. Các bản thiết kế của Liên Xô đóng một vai trò lớn trong việc hoàn thiện máy bay tiền đạo siêu thanh đa chức năng F-35. Máy bay chiến đấu VTOL này sau đó xứng đáng được đưa vào phục vụ trong Hải quân Anh và Hoa Kỳ.

Boeing. Vượt ra ngoài giới hạn

Sự thành thạo của các động tác nhào lộn trên không và các đặc điểm độc đáo giờ đây không chỉ được thể hiện bởi máy bay chiến đấu, mà còn bằng các tàu chở khách. Boeing 787 Dreamliner là mộtMáy bay phản lực chở khách hai động cơ thẳng đứng thân rộng Boeing.

Boeing 787-9 được thiết kế cho 300 hành khách với tầm bay 14.000 km. Với trọng lượng 250 tấn, một phi công tại Farnborough đã thực hiện một thủ thuật đáng kinh ngạc: anh ta nâng một chiếc máy bay chở khách và thực hiện một động tác cất cánh thẳng đứng, điều mà chỉ một máy bay chiến đấu mới có thể thực hiện được. Các hãng hàng không tốt nhất ngay lập tức đánh giá cao công lao của nó, các đơn đặt hàng mua nó bắt đầu đến ngay lập tức từ các quốc gia hàng đầu trên thế giới. Theo tình trạng đầu năm 2016, 470 căn đã được tiêu thụ. VTOL Boeing đã trở thành một sản phẩm độc đáo dành cho hành khách.

Khả năng máy bay đang được mở rộng

Các nhà thiết kế người Nga đang thực hiện thành công một dự án dân dụng nhằm phát triển một loại máy bay có khả năng cất và hạ cánh thẳng đứng, không cần địa điểm cất cánh. Nó có thể hoạt động hiệu quả trên các loại nhiên liệu khác nhau, cả trên cạn và trên mặt nước.

Có nhiều ứng dụng:

• cung cấp dịch vụ chăm sóc y tế khẩn cấp;
• trinh sát trên không;
• hoạt động cứu hộ;
• sử dụng riêng cho các mục đích chính thức.

Và cho các mục đích riêng tư nữa

Người dùng có thể là Bộ Tình trạng Khẩn cấp và các dịch vụ cứu hộ, Bộ Nội vụ, các dịch vụ y tế và các tổ chức thương mại thông thường.

Máy bay cất cánh thẳng đứng mới có khả năng bay ở độ cao lên đến 10 km, đạt tốc độ lên đến 800 km / h.

Các khả năng của thế hệ mới của máy bay này được thiết kế để sử dụng ngay cả trongkhông gian hạn chế: trong thành phố, trong rừng, nếu cần, ngay cả trong những tình huống khẩn cấp.

Vòng tròn do cánh quạt của máy bay tạo ra được coi là vùng chịu lực của nó. Lực nâng được tạo ra bởi chuyển động quay của cánh quạt chính, cánh quạt này sử dụng không khí từ trên cao hướng xuống. Kết quả là, một áp suất giảm được tạo ra phía trên khu vực và một áp suất tăng lên bên dưới nó.

Được thiết kế tương tự với một chiếc trực thăng, trên thực tế, là mẫu máy bay tiên tiến hơn và thích nghi với các điều kiện khác nhau, nó có khả năng cất cánh, hạ cánh thẳng đứng và bay lơ lửng ở một nơi.

Chiến tranh Lạnh trở lại

Thành tựu của các nhà thiết kế máy bay trong ví dụ này đã xác nhận rằng công nghệ cao và máy bay cất cánh thẳng đứng có thể hữu ích như nhau và được yêu cầu cho cả mục đích chính phủ và dân sự.

Trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh, các cường quốc hàng đầu thế giới bị cuốn hút bởi các dự án chế tạo một loại máy bay chiến đấu không cần đến các sân bay truyền thống. Điều này được giải thích là do sự dễ bị tổn thương nhẹ của các vật thể như vậy với máy bay được triển khai đối với kẻ thù. Ngoài ra, đường băng đắt tiền cũng không được bảo vệ. Giai đoạn này được coi là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình phát triển các hoạt động thiết kế máy bay.

Các chiến lược gia phương Tây và trong nước đã miệt mài hiện đại hóa máy bay VTOL trong 30 năm, đạt đến độ hoàn hảo của máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm. Và các công nghệ cơ bản được áp dụng giúp nó có thể sử dụng những phát triển lâu dài của các công ty hàng đầu thế giớinhà thiết kế máy bay.