O aeronavă cu decolare și aterizare verticală ( VTOL ; ing. VTOL, Vertical Take-Off and Landing ) este o aeronavă capabilă să decoleze și să aterizeze la viteză orizontală zero utilizând tracțiunea verticală a motorului .
Diferența fundamentală dintre aeronavele VTOL și diverse aeronave este că, în modul de zbor orizontal la viteza de croazieră, ca o aeronavă convențională, aripa fixă creează portanță .
FAA definește o aeronavă VTOL ca fiind „aeronava mai grea decât aerul, capabilă să decoleze și să aterizeze pe verticală, zbor la viteză mică, care, în modurile indicate, utilizează dispozitive pentru a crea portanță, condusă de motor sau de tracțiunea directă a motorului: iar în modul de zbor la nivel, folosește aripă sau aripi fixe. Există, totuși, abordări diferite în ceea ce privește clasificarea aeronavelor VTOL și atribuirea diferitelor aeronave în acest grup.
În mod convențional (pe baza principiului creării portanței în moduri verticale), aeronavele VTOL existente pot fi împărțite în dispozitive care utilizează energia unui jet de gaz cu motor cu reacție - jet (de exemplu McDonnell Douglas AV-8 Harrier II , Yak-38 ) - și alte dispozitive care folosesc șuruburi verticale de împingere a aerului de diferite modele și aspectul lor - avioane VTOL cu șuruburi ( hibrizi de aer ), avioane convertibile (de exemplu , Bell V-22 Osprey ).
A 5-a generație de vânătoare-bombardier F-35 B este echipat cu un motor separat pentru decolare și aterizare verticală.
Poziția fuzelajului în timpul decolării și aterizării.
Dezvoltarea aeronavelor VVP a început pentru prima dată în 1909 de către inginerul rus Boris Grigoryevich Lutsky . Ideea a fost implementată în primul său avion . În anii 1950 , când a fost atins nivelul tehnic corespunzător al construcției de motoare cu turboreacție și turbopropulsoare , acest lucru a provocat un interes larg răspândit pentru aeronavele de acest tip, atât în rândul potențialilor utilizatori militari, cât și în birourile de proiectare . Un impuls semnificativ în favoarea dezvoltării aeronavelor VTOL a fost utilizarea pe scară largă în forțele aeriene din diferite țări a avioane de luptă cu reacție de mare viteză, cu viteze mari de decolare și aterizare. Astfel de avioane de luptă necesitau piste lungi pavate : era evident că, în cazul unor ostilități la scară largă, o parte semnificativă a acestor aerodromuri, în special cele de linie frontală, ar fi rapid dezactivate de inamic. Astfel, clienții militari erau interesați de aeronavele care decolează și aterizează vertical pe orice zonă mică, adică practic independentă de aerodromuri. În mare măsură, datorită acestui interes al reprezentanților armatei și marinei principalelor puteri mondiale, au fost create zeci de avioane experimentale cu diferite sisteme. Majoritatea structurilor au fost realizate în 1-2 exemplare, care, de regulă, au suferit accidente deja în timpul primelor teste, iar cercetările ulterioare nu au fost efectuate asupra lor. Comisia Tehnică NATO , care a anunțat în iunie 1961 cerințele pentru un vânător -bombardier VTOL , a dat astfel un impuls dezvoltării aeronavelor supersonice GDP în țările occidentale. Se presupunea că în anii 1960 și 70 , țările NATO vor avea nevoie de aproximativ 5.000 de astfel de avioane, dintre care prima ar intra în serviciu încă din 1967. Prognoza unui număr atât de mare de produse a provocat apariția a șase proiecte de aeronave VVP:
După ce toate proiectele au fost aprobate, urma să se desfășoare un concurs , în care, dintre toate cele propuse, trebuia să aleagă cel mai bun proiect pentru a se lansa în producție de masă , însă, chiar înainte de depunerea proiectelor la concurs, a devenit clar că nu va avea loc. S-a dovedit că fiecare stat are un concept propriu, diferit al viitorului avion și nu va fi de acord cu monopolul unei firme sau al unui grup de firme. De exemplu, armata britanică nu și-a susținut propriile firme, dar proiectul francez, FRG a susținut proiectul Lockheed și așa mai departe. Cu toate acestea, picătura finală a fost mesajul Franței , care a anunțat că, indiferent de rezultatele competiției, va lucra la proiectul său de aeronave Mirage III V.
Problemele politice, tehnice și tactice au influențat schimbarea conceptului comisiei NATO, care a dezvoltat noi cerințe. A început crearea aeronavelor multifuncționale. În această situație, doar două dintre proiectele depuse au părăsit stadiul de proiectare preliminară: Mirage III V, finanțat de guvernul francez, și VJ-101C, finanțat de industria vest-germană. Aceste aeronave au fost realizate în 3 și respectiv 2 exemplare și au fost testate (4 dintre ele au murit în accidente) până în 1966 și 1971. În 1971, la ordinul Comandamentului Aviației Navale din SUA , au început lucrările la a treia aeronavă supersonică VVP din țările occidentale - americanul XFV-12A .
Ca urmare, doar VTOL Sea Harrier creat și produs a fost utilizat în mod activ și cu succes, inclusiv. în timpul războiului din Falkland . O dezvoltare VTOL modernă este americanul F-35 , un avion de vânătoare din generația a cincea. În dezvoltarea F-35 ca aeronavă VTOL, Lockheed Martin a aplicat o serie de soluții tehnologice implementate în Yak-141 .
Yak-36 a fost primul avion sovietic VTOL . Dezvoltarea sa a fost realizată la Yakovlev Design Bureau din 1960 sub conducerea lui S. G. Mordovin. În timpul testelor, a fost construit și testat mai întâi standul zburător „ Turbolet ”, pe care au fost elaborate moduri de zbor verticale. Principalii piloți de testare din cadrul programului Yak-36 au fost Yu. A. Garnaev și V. G. Mukhin. Pe 24 martie 1966, pilotul Mukhin a efectuat primul zbor cu decolare verticală, trecere la zbor orizontal și aterizare verticală. În 1967, în timpul zborurilor demonstrative peste aerodromul Domodedovo de lângă Moscova , au fost prezentate trei avioane STOL supersonice (decolare și aterizare scurte): proiecte de A. I. Mikoyan (MiG-23PD), P. O. Sukhoi (T-58VD și T-6-1) și o aeronavă VTOL proiectată de A. S. Yakovlev - Yak-36 . Dezvoltarea sa ulterioară a fost Yak-38 , urmată de Yak-141 și proiectul modificării sale Yak-43 . În anii 1990, proiectul de avion Yak-201 era în curs de dezvoltare .
Istoria dezvoltării aeronavelor VVP arată că până acum au fost create aproape exclusiv pentru aviația militară . Avantajele aeronavelor VTOL pentru uz militar sunt evidente. Aeronava PIB-ului poate fi bazată pe site-uri, ale căror dimensiuni nu sunt mult mai mari decât dimensiunile sale . Pe lângă capacitatea de decolare și aterizare pe verticală, aeronavele VTOL au avantaje suplimentare și anume capacitatea de a hover, de a vira în această poziție și de a zbura în direcție laterală, în funcție de sistemul de propulsie și sistemul de control utilizat. În raport cu alte aeronave cu decolare verticală (de exemplu, elicoptere ), aeronavele VTOL au viteze incomparabil mai mari, până la supersonice ( Yak-141 ) și, în general, avantajele inerente aeronavelor cu aripă fixă. Toate acestea au dus la entuziasmul pentru ideea unei aeronave cu decolare verticală, un fel de „boom VTOL” în domeniul ingineriei și designului și al aviației în general în anii 1960 și 1970.
A fost prevăzută o distribuție largă a acestui tip de vehicul, au fost propuse multe proiecte de aeronave VTOL militare și civile, de luptă, de transport și de pasageri de diferite modele (un exemplu tipic al proiectului de linie de pasageri VTOL pentru anii '70 este Hawker Siddeley HS-141 ) .
Cu toate acestea, dezavantajele aeronavelor VTOL s-au dovedit a fi, de asemenea, semnificative. Pilotarea acestui tip de mașină este foarte dificilă pentru un pilot și îi cere să fie foarte calificat în tehnica de pilotare. Acest lucru afectează în special modurile de hovering și de tranziție în zbor - în momentele de tranziție de la flotare la zbor la nivel și invers. De fapt, pilotul unei aeronave cu reacție VTOL trebuie să transfere forța de ridicare și, în consecință, greutatea mașinii - de la aripă la jeturile verticale de gaz sau invers.
Această caracteristică a tehnicii de pilotare pune provocări complexe pentru pilotul VTOL. În plus, în modurile hovering și tranzitorii, VTOL-urile sunt în general instabile, supuse alunecării laterale, un mare pericol în aceste momente este o posibilă defecțiune a motoarelor de ridicare (o astfel de defecțiune a provocat adesea accidente în VTOL-urile în serie și experimentale). De asemenea, dezavantajele includ sarcina utilă și raza de zbor semnificativ mai redusă a aeronavei VTOL în comparație cu aeronavele convenționale, consumul ridicat de combustibil în modurile de zbor verticale, complexitatea generală și costul ridicat al structurii aeronavei VTOL și distrugerea suprafețelor pistei prin cald . motoare de evacuare a gazelor.
Acești factori, precum și o creștere bruscă a prețurilor de pe piața mondială la petrol (și, în consecință, combustibil de aviație) în anii 70 au condus la încetarea practică a dezvoltării în domeniul aeronavelor VTOL cu reacție de pasageri și transport.
Dintre multele proiecte de transport cu reacție VTOL propuse, doar un singur avion Dornier Do 31 a fost practic finalizat și testat , cu toate acestea, nici această mașină nu a fost produsă în serie. Pe baza celor de mai sus, perspectivele de dezvoltare extinsă și utilizare în masă a aeronavelor cu reacție VTOL sunt foarte îndoielnice. În același timp, există o tendință de design modern de a se îndepărta de schema tradițională cu jet în favoarea aeronavelor VTOL cu un grup de elice (mai adesea avioane cu tiltrotor): în special, aceste mașini includ Bell V-22 , produs în prezent în masă. Osprey și Bell s-au dezvoltat pe baza .
| Avioane | |
|---|---|
| Planificatori | |
| Cu aripi rotative | |
| Aerostatic | |
| Aerodinamic | |
| Dinamica rachetei | |
| Alte | |