Хвост-няня
Tailsitter , , или Tailsitter , — это тип вертикального взлета и посадки самолета который взлетает и приземляется на хвост , а затем наклоняется горизонтально для полета вперед.
Созданный в 1920-х годах изобретателем Николой Теслой , первый самолет, принявший конфигурацию с хвостовым сиденьем, был разработан нацистской Германией во время Второй мировой войны . Развитие таких самолетов резко возросло в конце 1940-х и 1950-х годах, когда авиаконструкторы и военные планировщики осознали потенциальную ценность самолетов, которые могли выполнять как вертикальный взлет, так и вертикальную посадку, а также переходить в обычный полет и выходить из него. Неотъемлемыми проблемами самолетов с хвостовым сиденьем были плохая видимость пилота и трудности с управлением, особенно при вертикальном снижении и посадке. Программы по разработке пилотируемых хвостовых стабилизаторов обычно прекращались в форме более практичного подхода к управлению вектором тяги , который использовался на таких самолетах, как Hawker Siddeley Harrier и Яковлев Як-38 .
Описание
[ редактировать ]Хвостовой пассажир садится вертикально на хвост при взлете и посадке, а затем наклоняет весь самолет вперед для горизонтального полета. Это сильно отличается от многих других технологий вертикального взлета и посадки , которые имеют горизонтально ориентированные фюзеляжи.
Хвостовые сидящие меняют ориентацию фюзеляжа после взлета. Они начинают с того, что задняя часть самолета обращена к земле (...вертикальная ориентация), а затем в полете переориентируются на горизонтальную ориентацию.
Некоторые пассажиры затем приземлились традиционно в горизонтальной конфигурации, в то время как у других была гораздо более амбициозная цель - приземлиться вертикально спиной к земле, что было очень опасной процедурой по многим причинам, главной из которых был повышенный расход топлива и ограниченные возможности пилота. видимость.
История
[ редактировать ]Ранние работы
[ редактировать ]Идея самолета с хвостовым сиденьем принадлежит изобретателю Николе Тесле , который подал заявку на соответствующий патент в 1928 году. [1] Однако в течение почти двух десятилетий не было предпринято никаких немедленных попыток реализовать эту концепцию в функциональном самолете.
Во время войны Второй мировой нацистская Германия работала над истребителем «Фокке-Вульф Трибфлюгель» (крыльевой привод), в конструкцию которого была включена концепция хвостового сиденья. Он имел три крыла, которые были установлены радиально в виде несущего винта на вращающейся части фюзеляжа. Они приводились в движение небольшими реактивными двигателями, расположенными на законцовках крыла, чтобы приводить самолет в движение за счет этого вращения крыла. При взлете и посадке он будет летать вертикально (как вертолет ), а затем наклоняться горизонтально, чтобы летать как самоходное крыло, создающее как подъемную силу, так и тягу. Современный проект Heinkel Lerche имел кольцевое крыло, образующее короб вокруг обычного воздушного винта, и при переходе от вертикального полета к прямому полету подъемная сила переходила бы на крыло. [2] [3]
Эпоха холодной войны
[ редактировать ]В 1950-е годы авиаконструкторы по всему миру участвовали в программах по разработке самолетов, которые могли бы не только выполнять как вертикальный взлет, так и вертикальную посадку, но также переходить в обычный полет и выходить из него. Как заметил писатель по авиации Фрэнсис К. Мейсон, боевой самолет, обладающий такими качествами, эффективно устранил бы традиционную зависимость от относительно уязвимых взлетно-посадочных полос, взлетая и приземляясь вертикально, в отличие от обычного горизонтального захода на посадку. [4] Соответственно, разработка жизнеспособных самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП) была особенно привлекательной для военных планировщиков раннего послевоенного периода. [5] Поскольку тяговооруженность турбореактивных . двигателей увеличилась настолько, что один двигатель мог поднять самолет, конструкторы начали исследовать способы поддержания устойчивости во время полета самолета на этапе вертикального взлета и посадки [6]
Одной из компаний, которая решила участвовать в исследованиях вертикального взлета и посадки, был французский производитель двигателей SNECMA , который, начиная с 1956 года, построил серию бескрылых испытательных стендов под названием Atar Volant . Только первый из них был беспилотным, а второй летал свободно, оба стабилизировались газовыми форсунками на выносных трубах. Третий имел наклоняющееся сиденье, позволяющее пилоту сидеть вертикально, когда фюзеляж был ровным, и боковые воздухозаборники были запланированы для свободного полета. самолет, хотя он всегда работал с подвижной опорой. Пилотом этих экспериментов был Огюст Морель. Однако Атар Волант не был самоцелью; его долгосрочная цель заключалась в том, чтобы стать предшественником более крупного самолета. [7] Независимо от этой работы существенное влияние на направление разработок оказал австрийский инженер-конструктор Гельмут фон Зборовский пончикообразной формы , который спроектировал инновационное кольцевое крыло , которое могло функционировать «в качестве силовой установки, планера самолета с летающим крылом и снижающего лобовое сопротивление самолета». жилье». Было высказано предположение, что такое крыло может функционировать как прямоточный воздушно-реактивный двигатель и развивать самолет на сверхзвуковых скоростях, подходящих для самолета-перехватчика . [5]
Команда дизайнеров SNECMA решила интегрировать этот радикальный ежегодный дизайн крыла в свои проекты вертикального взлета и посадки. Соответственно, из этого решения возникла базовая конфигурация C.450 Coléoptère . [5] В декабре 1958 года «Колеоптер» впервые оторвался от земли своим ходом, хотя и был прикреплен к порталу. [6] Было замечено несколько сложных характеристик полета, таких как тенденция самолета медленно вращаться вокруг своей оси во время вертикального зависания; его пилот также отметил, что указатель вертикальной скорости был нереалистичным и что органы управления не могли точно управлять самолетом при выполнении критического этапа приземления. Приземление на мертвую палку считалось невозможным. [5] Один из полетов самолета включал публичную демонстрацию его характеристик зависания перед собравшейся публикой. [8] Привлекательный дизайн Coléoptère быстро произвел фурор в общественном сознании, даже на международном уровне; Автор Джереми Дэвис заметил, что этот самолет даже повлиял на международные усилия, якобы побудив ВМС США заключить контракт с американским производителем вертолетов Kaman Aircraft на разработку собственного аппарата с кольцевым крылом, получившего прозвище «Летающая бочка». [5]
Соответственно, Соединенные Штаты экспериментировали со своими собственными хвостовыми сиденьями, обычно используя винтовым конструкции с приводом и относительно традиционными неподвижными крыльями. Convair XFY Pogo был одним из таких самолетов с треугольным крылом и крестообразным хвостовым оперением; Первые испытательные полеты проводились в ангаре военно-морских дирижаблей на аэродроме Моффетт в Маунтин-Вью, Калифорния. [9] XFY успешно продемонстрировал полный переход между режимами полета 5 ноября 1954 года. [10] Несколько похожим самолетом был Lockheed XFV Salmon , у которого было прямое крыло и X-образное хвостовое оперение ; однако XFV так и не достиг решающего перехода в полет. [11] Однако в ходе летных испытаний стало очевидно, что на таких СВВП смогут управлять только самые опытные пилоты, даже если не принимать во внимание все технические проблемы; таким образом, было невозможно разместить истребители вертикального взлета и посадки, как предполагалось ранее, на каждом корабле. Кроме того, в то время как истребители с реактивными двигателями имели максимальную скорость, приближавшуюся к 2 Махам, турбовинтовой истребитель вертикального взлета и посадки находился в невыгодном положении из-за его максимальной скорости ниже 1 Маха. В результате этих обстоятельств работы над XFY были остановлены. [12] В 1955 году Соединенные Штаты начали летные испытания реактивного самолета Ryan X-13 Vertijet . Было построено два прототипа, оба из которых летали, успешно переходили в горизонтальный полет и обратно и приземлялись . Последний испытательный полет X-13 был проведен недалеко от Вашингтона в 1957 году. [13]
Неотъемлемой проблемой всех этих конструкций хвостового сиденья была плохая видимость пилота, особенно земли, во время вертикального снижения и посадки. В конечном итоге большая часть работ по применению этой концепции к пилотируемым самолетам была прекращена с появлением более практичной формы вертикального взлета и посадки в форме вектора тяги , которая использовалась на серийных самолетах, таких как Hawker Siddeley Harrier и Яковлев Як-38 . [14] [15] [16] Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) не страдает от проблем с отношением пилота. Dornier Aerodyne имеет конфигурацию с канальным вентилятором, аналогичную колеоптеру , а испытательный БПЛА успешно летал в режиме зависания в 1972 году, прежде чем разработка была прекращена. [17] Еще одним современным проектом БПЛА был NSRDC BQM-108 , разработанный ВМС США ; хотя работы были прекращены почти сразу после единственного успешного испытательного полета. [18]
В течение 1970-х годов было проведено несколько исследований и моделей в аэродинамической трубе хвостовой версии General Dynamics F-16 Fighting Falcon , которая предназначалась для использования на борту кораблей; однако было решено не продолжать дальнейшую разработку концепции из-за большой потребности в тяге, а также необходимости в обширном аппарате для взлета и посадки. [19]
В настоящее время
[ редактировать ]В настоящее время большинство проектов или предложений хвостовых сидений подпадают под категорию беспилотных летательных аппаратов, таких как Bell Apt или Northrop Grumman Tern .
Список хвостатых
[ редактировать ]| Тип | Страна | Дата | Роль | Статус | Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| AeroVironment SkyTote | олень | 2010 | БПЛА | Прототип | Никто |
| Бахем Ба 349 | Германия | 1944 | Перехватчик | Прототип | Запустили вертикальную башню, приземлились на парашютах. |
| Белл Апт | олень | 2019 | БПЛА | Прототип | Планируется к доставке [20] |
| Болков П 110.1 | Западная Германия | 1950-е годы | СВВП истребитель | Проект | Никто [21] |
| Sukhoi Shkval | СССР | 1960 | Перехватчик | Разработка остановлена, частичный макет | оснащен обычным шасси. Расположены двигатели на форсаже. |
| ЦДАДИ ВД200 | Китай | 2014 | БПЛА | Проект | Никто |
| Convair XFY-1 Пого | олень | 1954 | боец | Прототип | Никто |
| Дорнье Аэродин | Германия | 1972 | БПЛА | Прототип | Никто |
| Ведущее крыло «Фокке-Вульфа» | Германия | 1944 | Перехватчик | Проект | Крыло несущего винта вокруг середины фюзеляжа. Переход в полете так и не разрешился. |
| Фокке-Вульф Fw 860 | Западная Германия | 1950-е годы | СВВП истребитель | Проект | Никто [21] |
| Хейнкель Лерхе | Германия | 1944 | боец | Проект | Никто |
| Хейнкель Хе 231 | Западная Германия | 1950-е годы | СВВП истребитель | Проект | Никто |
| Локхид Мартин Корморант | олень | 2008 | БПЛА | Прототип | Никто |
| Локхид XFV-1 | олень | 1954 | боец | Прототип | Никто |
| Мессершмитт Ме Х1-21 | Западная Германия | 1950-е годы | СВВП истребитель | Проект | Никто [21] |
| НАСА Тупик | олень | 2010 | Частный | Проект | Никто [22] |
| Нортроп Грумман Терн | олень | 2018 | БПЛА | Прототип | Никто |
| НСРДЦ BQM-108 | олень | 1976 | БПЛА | Никто | Никто |
| Роторный ракетный квадроцикл Ротон | олень | 1999 | Экспериментальный | Прототип | Испытательная машина винтокрылого аппарата для предлагаемой космической ракеты-носителя SSO . |
| Райан X-13 Головокружение | олень | 1955 | Экспериментальный | Прототип | Реактивный двигатель |
| SNECMA Жук | Франция | 1959 | Экспериментальный | Прототип | Никогда не добивался перехода. Имел одно цилиндрическое крыло. |
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ «Патент США № 1655114 Николы Теслы — Устройство для воздушного транспорта» . 1 марта 2015 года . Проверено 7 июля 2016 г. , Вселенная Теслы.
- ^ Шарп, Дэн. Люфтваффе: Секретное оружие Третьего рейха. Мортонс, 2015. стр. 98–101.
- ^ Форд, Роджер (2013). Секретное оружие Германии во Второй мировой войне . Лондон, Великобритания: Янтарные книги. п. 224. ИСБН 9781909160569 .
- ^ Мейсон 1967, с. 3.
- ^ Jump up to: а б с д и Дэвис, Джереми (июль 2012 г.). «Отменено: вертикальный флаер» . Журнал «Авиация и космос».
- ^ Jump up to: а б Гайяр 1990 , с. 200.
- ^ Гайяр 1990 , с. 180.
- ^ Хеймс, Брайан Дж. (15 ноября 2006 г.). «Колеоптер – революционный экспериментальный самолет» . Новый учёный.
- ^ Тейлор 1977, с. 63.
- ^ "Конвайр XFY." Рейс , 12 ноября 1954 г., с. 696.
- ^ Винчестер 2005, с. 135.
- ^ Аллен 2007, с. 20.
- ^ Дарлинг, Джефф (13 июня 2011 г.). «Райан Х-13 Вертиджет» . Дисено . Архивировано из оригинала 28 января 2014 года . Проверено 9 февраля 2014 г.
- ^ Уилсон 2000, с. 145.
- ^ "Як-36 Форгер - временный В/Стол." Рейс Интернэшнл , 2 мая 1981 года.
- ^ Браун 1970, с. 81.
- ^ «Документальный фильм об истории Дома Дорнье». Дорнье ГмбХ, 1983. с. 214.
- ^ Эйлертсон 1977.
- ^ Ньюсом, Уильям А.; Англин, Эрни Л. (сентябрь 1975 г.). «Исследование модели свободного полета вертикального вертикального истребителя» (PDF) . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 16 октября 2016 г.
- ^ «Белл АПТ» . Белл Рейс . Проверено 14 октября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с Хиршберг, Майк (1 ноября 2000 г.). «Программы истребителей V/STOL в Германии: 1956–1975» (PDF) . robertcmason.com.
- ^ Чой, Чарльз К. (19 января 2010 г.). «Электрический Икар: НАСА проектирует одноместный самолет-невидимку» . Научный американец . Проверено 27 февраля 2010 г.
Библиография
[ редактировать ]- Аллен, Фрэнсис Дж. «Вертикальный болт: истребители вертикального взлета и посадки Convair и Lockheed». Air Enthusiast (Key Publishing), том 127, январь/февраль 2007 г., стр. 13–20. ISSN 0143-5450.
- Браун, Кевин. «Самолет, который делает аэродромы устаревшими». Популярная механика , 133 (6), июнь 1970 г., стр. 80–83.
- Эйлертсон, WH (1977). Машина вертикального взлета и посадки XBQM-108A . Вашингтон, округ Колумбия: Центр технической информации Министерства обороны. АСИН B00073EVPK .
- Гайяр, Пьер (1990). Французские самолеты с 1944 по 1964 год . Париж: Издания EPA. ISBN 2-85120-350-9 .
- Тейлор, Карманный справочник Джона В. Р. и Майкла Дж. Х. Джейна по исследованиям и экспериментальным самолетам . Книги Коллиера: Нью-Йорк, 1977. ISBN 0-356-08405-1 .
- Уилсон, Стюарт. Боевой самолет с 1945 года . Фишвик, Австралия: Aerospace Publications, 2000. ISBN 1-875671-50-1 .
- Винчестер, Джим. «Локхид XFV-1 Салмон». Концептуальный самолет: прототипы, X-Planes и экспериментальные самолеты . Кент, Великобритания: Grange Books plc., 2005. ISBN 978-1-84013-809-2 .