У чланку Вертикално полетање: ћорсокак правац или будућност борбене авијације разматрани су стварни и измишљени недостаци који се приписују авионима за вертикално полетање и слетање (ВТОЛ).
Види се да се појавом нових генерација ВТОЛ авиона карактеристике приближавају „класичним“ борбеним авионима упоредивих тежинско-величинских карактеристика. Ако је Јак-38 био значајно инфериоран у односу на МиГ-21бис и МиГ-23МЛ у погледу перформанси лета (ЛТКС), онда разлика између карактеристика лета Јак-141 и МиГ-29 више није толико значајна, док је у неке респекте Јак-141 је чак освојио. Ако говоримо о америчкој линији Ф-35, која укључује "класичне" Ф-35А, ВТОЛ Ф-35Б и носач авиона верзију Ф-35Ц, онда су њихове карактеристике већ прилично упоредиве.
Када говоре о малој распрострањености ВТОЛ-а, заборављају да је ова технологија сама по себи много компликованија – не може свака држава да се носи са њом. На пример, конвертиплани су и даље веома мало заступљени, чак и ми их немамо, упркос прилично развијеним авијација индустрије, док мало ко сумња у ефикасност и изгледе конвертиплана. Са ВТОЛ авионима је слична ситуација - прилично је тешко изградити их без техничког заостатка. У ствари, само Сједињене Државе су то могле да ураде у XNUMX. веку.
Земље Европе генерално постепено губе компетенције у конструисању борбених авиона, њихов развој је изузетно дуготрајан и финансијски скуп. Ако говоримо, на пример, о Шведској, онда у њиховом Гриппену постоји турбомлазни мотор (ТРД) заснован на америчком Генерал Елецтриц Ф404 мотора из Ф / А-18 Хорнет, односно сами Швеђани не могу да направе мотор чак ни за класичну летелицу, која је већ ту да прича о ВТОЛ-у. Британија је изгубила компетенцију у стварању ВТОЛ авиона, одустајући од развоја следеће генерације ВТОЛ „Харриер“ и прешавши на амерички Ф-35Б. Француска је само експериментисала у овом правцу.
Тако је и са Кином, много тога се развија и производи, али још увек не иде са авионским моторима – постоји озбиљно заостајање у погледу потиска и века трајања турбомлазних мотора. Али стварање мотора за ВТОЛ авионе је још теже. Може се претпоставити да ће кинеска индустрија мотора чим реши своје проблеме, поближе приступити теми ВТОЛ авиона.
Према информацијама кинеских и америчких медија, у НР Кини су појачани радови на ВТОЛ авиону Ј-18 (Јиан-18, класификација НАТО-а Црвени орао). ВТОЛ једрилица треба да буде направљена коришћењем технологија смањења видљивости, домет ће бити око 2 километара, а на Ј-000 ће бити уграђена и радарска станица (радар) са активном фазном антенском решетком (АФАР).
Кина је покушавала да развије ВТОЛ авионе још од 60-их година КСКС века, за које је чак и распуштени Харијер купљен од колекционара у Британији. 1994. године наводно је за исту сврху купљен руски авион Јак-141 ВТОЛ. Претпоставља се да би се кинески ВТОЛ авион могао појавити до 2025. године.
У погледу стварања ВТОЛ авиона и турбомлазних мотора за њих, Русија је добила толики заостатак од СССР-а да су друге земље могле само да позавиде. Упркос чињеници да је прошло много времена, ова резерва се може и треба користити.
СССР је био једна од две земље способне да створе серијске ВТОЛ авионе и управо у СССР-у је створен Јак-141 – машина која је деценијама била испред свог времена.
Срце авиона, од којег највећим делом зависе његове карактеристике перформанси, је турбомлазни мотор. Лако је ући у траг логичком ланцу – како је расла специфична и максимална снага турбомлазног мотора, параметри ВТОЛ авиона су се све више приближавали параметрима „класичних” авиона.
А за стварање руског ВТОЛ авиона, пре свега, биће потребно створити одговарајући мотор за њега.
ВТОЛ мотор
Постоје два начина.
Први је да се направи авионски мотор за перспективни ВТОЛ авион на бази перспективног турбомлазног мотора Изделије 30, мотора другог степена за Су-57, на коме се ради са великим закашњењем. Тешко је рећи колико је то реално, пошто су карактеристике турбомлазног мотора Изделиие 30 класификоване, нема података о томе да ли овај мотор може бити опремљен ротационом млазницом, која се значајно разликује од конвенционалне контроле вектора потиска (УВТ) млазница.
Опремање ВТОЛ авиона моторима за подизање није опција - ово је технологија прошлог века, односно потребно је обезбедити одвод снаге вентилатору из "Производа 30". А да ли је то у принципу могуће на овом турбомлазном мотору није познато.
Употреба турбомлазних мотора за вертикално полетање и слетање ствара проблеме у раду ВТОЛ авиона услед уништавања писте (писте) врућим млазом.
Међутим, постоји још једна могућност - у једном тренутку мотор авиона Јак-141 показао је изванредне перформансе, а на основу њега се наставља развој перспективних турбомлазних мотора, који су описани у чланку. Совјетско наслеђе: турбомлазни мотор пете генерације заснован на Изделии 79.
Потенцијално, турбомлазни мотор Р579-300, који је развио АМНТК Сојуз, може постати срце перспективног руског ВТОЛ авиона.
ТРД Р579-300 развио АМНТК "Сојуз"
ТРД Р579-300
Зашто Р579-300 ТРД?
Према произвођачу, овај авионски мотор се са сигурношћу може приписати петој генерацији авионских мотора, а високе перформансе се постижу коришћењем ефективних дизајнерских решења, а не употребом сложених технолошких операција и материјала, чијим развојем наша индустрија може изазвати застоје у развоју и масовној производњи.обећавајући турбомлазни мотори.
Веб страница програмера садржи табелу са карактеристикама турбомлазног мотора Р579-300 у различитим верзијама, укључујући опције за ВТОЛ авионе са максималним потиском накнадног сагоревања до 21-23 хиљаде кгф.
Опције за имплементацију турбомлазног мотора Р579-300 за различите авионе
Турбомлазни мотор Р579-300 има две карактеристике које га чине изузетно перспективним решењем за перспективни руски ВТОЛ авион.
Први је могућност прикључења терета снаге веће од 40 МВ на ТРД шахт.
Други је адаптивни бајпас однос и подесиви однос компресије.
Могућност повезивања терета на ТРД осовину омогућава вам да поставите вентилатор за подизање на њега, слично као што је имплементирано у Ф-35Б. Вентилатор за подизање не само да елиминише тешке и троше помоћне моторе за подизање, већ и смањује топлотно оптерећење на писти.
Поред тога, са великом вероватноћом, основа борбене стабилности борбених авиона у XNUMX. веку биће перспективни ваздушни системи самоодбране, укључујући ваздушни ласерски системи за самоодбрану и средства електронског ратовања (ЕВ). Повећање снаге радара помоћу АФАР-а такође захтева снажан извор електричне енергије на броду. Такав може бити електрични генератор на вратилу ТРД.
Прототип суперпроводног синхроног авионског мотора снаге 1 мегават, са густином снаге 20 киловата по килограму, развијен у Немачкој – с обзиром на реверзибилност синхроних електричних машина, на основу ове технологије. Фото: Демацо.нл
Не мање, а још веће могућности пружиће подесиви однос заобилажења, који вам омогућава да креирате хладан млазни ток због великог максималног односа премошћавања и, сходно томе, велике количине ваздуха. У овом случају, брзина изливања "хладног" млаза биће упоредива са брзином изливања "врућег" млаза.
Према речима програмера Сојуза АМНТК, у перспективном руском ВТОЛ авиону заснованом на турбомлазном мотору Р579-300, вертикално полетање се може реализовати без окретања главне млазнице, захваљујући употреби вентилатора за подизање и извлачењу ваздуха из спољни круг, који ће бити избачен кроз мале млазнице усмерене надоле у централном/репном делу трупа и на врховима крила (ови последњи треба да се користе за стабилизацију ВТОЛ авиона). Истовремено, температура млазног тока усмереног наниже биће око 150–200 степени Целзијуса, што ће у потпуности решити проблем уништавања материјала писте током вертикалног полетања (или узлетања са кратким полетањем) перспективних ВТОЛ авиона.
Потенцијално се може размотрити варијанта када се чак ни вентилатор за подизање неће користити, а вертикално полетање и слетање ће се вршити само уклањањем ваздуха из „хладног” кола до млазница које се налазе на неколико тачака на ВТОЛ трупу.
Али управо висока температура млазног тока значајно отежава рад ВТОЛ авиона како на бродовима тако и на копну.
Раније направљени ВТОЛ авиони су озбиљно уништили писту, савремени авион Ф-35Б ВТОЛ такође има такав проблем - на фотографији се јасно види усијана бакља пламена из ротационе млазнице турбомлазног мотора
Поред пружања могућности „хладног” вертикалног полетања и слетања, као и обезбеђивања енергије за напредне ласерске системе самоодбране, електронско ратовање и радар са АФАР-ом, вентилатор за подизање и адаптивни бајпас однос омогућиће још неколико предности за бити реализован у перспективном ВТОЛ авиону.
Додатне погодности
Велика запремина хладног ваздуха добијена из другог кола турбомлазног мотора може се користити не само у фази вертикалног полетања и слетања. Један од обећавајућих и ефикасних начина да се побољша аеродинамика и управљивост авиона у читавом опсегу висина и брзина лета је контрола граничног слоја.
Принцип управљања граничним слојем
Контрола граничног слоја се састоји у обезбеђивању непрекидног струјања око крила у широком опсегу нападних углова повећањем енергије граничног слоја. Утицај на гранични слој је неопходан да би се ослабио или спречио одвајање тока на аеродинамичној површини. У СССР-у су ловци МиГ-21 користили издувавање граничног слоја за повећање подизања крила при полетању и слетању – ваздух под високим притиском се доводио кроз прорез на предњој ивици закрилаца.
МиГ-21ПФ/ПФС/СПС (Боундари Лаиер Бловер) је пројектован за рад са неасфалтираних аеродрома. У том циљу, ловац је опремљен моторима Р-11-Ф2С-300 са извлачењем ваздуха из компресора и системом за издувавање граничног слоја са закрилаца, што је омогућило да се дужина трчања смањи на просечно 480 м. , а брзина слетања до 240 км/х!
У перспективном ВТОЛ авиону са турбомлазним мотором Р579-300, контрола граничног слоја не само да ће побољшати ефикасност управљања, већ ће, на пример, надокнадити недостатке у аеродинамичкој ефикасности трупа, који могу настати као последица резултат његове оптимизације за смањење радарске видљивости.
Способност турбомлазног мотора да створи снажан проток хладног ваздуха може се искористити за имплементацију гаснодинамичке контроле ВТОЛ авиона, што, заузврат, може довести до смањења величине аеродинамичких контрола или чак одбацивања неких од њих. њих и, као резултат, до смањења радарске видљивости борбеног авиона.
У авиону Харриер ВТОЛ коришћено је гасно-динамичко управљање, међутим, снага турбомлазног мотора тог времена није му дозволила да буде заиста ефикасан.
И на крају, хладан ваздух може да се користи за хлађење турбомлазне млазнице и других структурних елемената, што ће смањити домет детекције перспективног ВТОЛ авиона инфрацрвеним сензорима и смањити вероватноћу да га погоде инфрацрвене ракете за навођење (ИР трагач).
У принципу, све ово може да се примени на авионима са хоризонталним полетањем и слетањем ако су опремљени мотором са високим степеном премошћавања, али ВТОЛ авиони имају још једну предност, која се често сматра само недостатком - њен вентилатор за подизање.
Лифт фан
Сама по себи, употреба вентилатора за подизање је ефикаснија од употребе одвојених млазних мотора, бар због мање потрошње горива и због струјања хладног ваздуха који ствара вентилатор за подизање не уништава писту на начин на који врући наниже млазни млазни мотор ради.
Поред тога, имплементација вентилатора за подизање захтеваће развој технологије за извлачење велике снаге из ТРД осовине. Споредни ефекат ове технологије биће могућност постављања на осовину турбомлазног мотора, поред самог вентилатора за подизање, и генератора електричне енергије, који је од виталног значаја за напајање уграђених ласерских система за самоодбрану, електронски. ратна опрема и радар са АФАР-ом, као што је већ поменуто.
Присуство моћних извора електричне енергије и ваздуха на ВТОЛ авиону ће омогућити потпуно напуштање непоузданих и пожарно опасних хидрауличних погона у корист електричних и пнеуматских погона.
Уз гориво, ваздух је најважнија компонента која омогућава турбомлазном мотору да оствари све карактеристике које су му својствене. Постоје ситуације када количина ваздуха која се доводи у турбомлазни мотор инсталиран на авиону постаје недовољна. Овај проблем се може јавити када се авионом управља на аеродромима на великим висинама, на великим висинама лета или током интензивног маневрисања.
У овој ситуацији, обећавајући ВТОЛ авион може да користи вентилатор за подизање за пумпање додатних запремина ваздуха у мотор, са отвореним горњим клапнама, а затвореним доњим. У овом случају, проток ваздуха кроз посебне канале ће ући у улаз турбомлазног мотора, омогућавајући му да ради максималном снагом.
Подизни вентилатор ВТОЛ Ф-35Б
На пример, негде на високом аеродрому, „класичном“ борбеном авиону са пуним борбеним оптерећењем биће потребна писта дуга километар и по за полетање, док ВТОЛ авиону, због обезбеђења турбомлазних мотора са додатним запремине ваздуха, извршиће „хоризонтално” полетање са писте дужине 300-500 метара.
Налази
Повећање специфичне и максималне, накнадне и ненакнадне снаге турбомлазних мотора у великој мери елиминише разлике између „класичних“ авиона и ВТОЛ авиона.
Може се претпоставити да ће се карактеристике перспективних „класичних“ борбених авиона и ВТОЛ авиона разликовати у оквиру 10-15%. На пример, ВТОЛ авион ће имати 1–2 тоне мање борбено оптерећење, што је подношљиво ако „класични“ авион има 8 тона, а ВТОЛ авион има 6–7 тона, свеједно, авион једноставно нема довољно тачке вешања, посебно оне на трупу, да окаче оружје на такву масу. Или ће домет трајекта „класичне” летелице бити за 200-300 километара већи него код ВТОЛ авиона, што није критично када је око три до четири хиљаде километара.
Истовремено, ВТОЛ авиони ће имати предности које се не могу остварити на „класичним“ борбеним авионима.
У условима револуционарни развој извиђања свемира и прецизно оружје дугог домета, укључујући хиперсоничнеСамо могућност распршивања борбених авиона преко малих камуфлираних аеродрома може да обезбеди преживљавање борбене авијације у случају изненадног непријатељског удара.
Комбинација ВТОЛ авиона и напредних услуга за оперативно распоређивање мобилних аеродрома омогућиће стварање флоте борбених авиона која је најотпорнија на наношење дубоких удара непријатеља.
И, наравно, ВТОЛ авиони ће такође наћи своју нишу у руској морнарици флота (Нави).