Войти

Без разбега — часть II

5280
10
-1
Як-141
Сверхзвуковой многоцелевой истребитель-перехватчик вертикального взлета и посадки Як-141.
Источник: РИА Новости / Сергей Субботин

Выполненные в 90-е проекты дипломников МАИ опередили время

Синтез новых схем самолета – результат разрешения диалектических противоречий. Поиск здесь – это прежде всего глубокий анализ преимуществ и недостатков известных альтернативных вариантов и синтез на их базе прорывного технического решения, являющегося результатом выполнения поставленной задачи на новом уровне (витке диалектической спирали).

Окончание. Начало

Действие алгоритма рассмотрим на примере СВВП. В качестве альтернативных схемных решений возьмем схемы силовых установок (СУ), обеспечивающих самолету вертикальный взлет и посадку. Порядок процедуры сравнения характеристических матриц самолетов с единой и составной силовыми установками (СУ) и формирование технического решения – комбинированная СУ представлен в таблице.

vpk-news.ru


Поиск компромиссов

На первом этапе создания СВВП, относящемся к 50–60-м годам, применялись единая и составная СУ. Потребные тяговооруженности, используемые самолетами, выполненными по единой и составной схемам СУ, имеют одинаковые значения при вертикальном взлете, а располагаемые горизонтальные тяговооруженности имеют либо минимальное (для составной СУ), либо максимальное (для единой СУ) значение для этого класса самолетов.

Компромиссным решением, позволившим решить противоречие, связанное с выбором основных параметров самолета (вертикальной и горизонтальной тяговооруженности), и учесть компоновочные разночтения по взаимной увязке объемов при размещении центроплана, внутреннего отсека вооружений, ниши основных стоек шасси, расходного топливного бака и т. д. при условии обеспечения минимальных моментов инерции, габаритных ограничений и аэродинамических форм, явилась схема с комбинированной СУ. Она обеспечила потребные вертикальную и горизонтальную стартовые тяговооруженности, отличие которых по абсолютному размеру более чем в два раза приводит к резкому снижению эффективности СВВП.

“Габариты самолета определялись из условия базирования на авианесущих крейсерах типа "Киев", "Минск", "Новороссийск"”

Преимущества самолетов с комбинированной СУ отрицают схему с составной СУ и находятся в диалектическом противоречии со схемой ЛА с единой СУ.

Суть "противостояния" второй пары заключается в появившихся проблемах с компоновкой задней открытой зоны соплового аппарата и лишь в половинчатом решении использования тяговооруженности подъемно-маршевого двигателя (ПМД) на всех режимах полета и сохранением качеств группы подъемных двигателей (ПД), присущих самолетам, выполненным по схеме с составной СУ. Актуальность разрешения этого противоречия возникла при разработке программ сверхзвуковых маневренных СВВП. Результатом является появившаяся в 70-х годах схема единой СУ с агрегатами усиления тяги.

Как пример рассмотрим единую СУ с выносной форсажной камерой (ВФК), которая позволяет разрешить противоречие второй пары и в компоновке, и в тяговооруженности. По компоновочным признакам ВФК имеет зависимость, эквивалентную самолетам с комбинированной СУ. По тяговооруженности ЛА на бесфорсажном режиме соответствует характеристикам самолета с комбинированной схемой СУ (работает только ПМД).

Для СВВП силовая установка и система управления на доэволютивных режимах полета имеют как функциональную, так и конструктивную общность. Две предыдущие пары касались разрешения противоречий по компоновке и тяговооруженности лишь в части СУ. Рассмотрим нестыковку между системами управления: газодинамической струйной на доэволютивных режимах и газодинамической либо векторной модуляцией тяг силовой установки. Характеристическими признаками, как и в первом случае, является компоновка СУ, а точнее – точек приложения векторов тяг, при этом относительные затраты тяги на управление и балансировку самолета на доэволютивных режимах полета выступают как критерий. Разрешение третьей пары противоречий сопровождается интеграцией СУ и системы управления на доэволютивных режимах полета (СУДПР).

На базе этого схемного решения был предложен СВВП, оборудованный единой двухдвигательной СУ с выносной форсажной камерой. Самолет выполнен по аэродинамической балансировочной схеме "бесхвостка" и без вертикального оперения. Устойчивость и управляемость во всех трех каналах обеспечивают газодинамическая модуляция тяги двигателя и поворотные сопловые аппараты. Габариты самолета определялись из условия базирования на авианесущих крейсерах типа "Киев", "Минск", "Новороссийск" в размерах лифта-подъемника 18х6х5,5 при расчетной массе 21 тонна. Это позволило бы иметь во внутренних отсеках две тонны вооружения, что равно четырем ракетам класса "воздух-воздух" среднего радиуса действия. Проект выполнен группой дипломников МАИ в 90-е годы.

На втором этапе из альтернативных схемных решений отбираются диалектически противоположные пары, для которых столбцы характеристических матриц носят зеркальный характер. В той части, где это условие выполняется, возможно формировать обобщенную характеристическую матрицу, соответствующую еще не существующему техническому решению. Далее каждой строке (характеристике) подбирается частное техническое соответствие, совокупность которых и определяет последующее схемное решение.

Возможны варианты

Поиск решения на втором этапе рассмотрим на примере концепции взлета СВВП. Как было отмечено, возможны два варианта вертикального взлета и посадки: с горизонтальным положением фюзеляжа и с вертикальным.

Данные технические решения представляют пару диалектически противоположных схем как по сути, так и по функциональному назначению.

Сформируем матрицу потребной тяговооруженности СВВП на различных режимах полета.

vpk-news.ru

Формирование обобщенной матрицы в результате разрешения третьей пары противоречий привело к выработке новой концепции СВВП: взлет с вертикальным, а посадка с горизонтальным положением фюзеляжа. На рисунке представлены две исходные схемы самолетов и третья как результат синтеза новой схемы от данных характеристической матрицы. На эти технические решения получены авторские свидетельства.

На базе этой схемы был предложен СВВП, оборудованный единой однодвигательной силовой установкой с двумя выносными форсажными камерами, расположенными в К-образном сочленении крыла обратной стреловидности. Самолет выполнен по аэродинамической балансировочной схеме "утка" с двухкилевым вертикальным оперением. Устойчивость и управляемость во всех трех каналах обеспечивают газодинамическая модуляция тяги двигателя и поворотные сопловые аппараты. Размерность ЛА определена исходя из габаритов стандартного 45-футового морского контейнера при расчетной массе 15 тонн. Это позволило бы нести во внутренних отсеках те же две тонны вооружения – четыре ракеты класса "воздух-воздух" среднего радиуса действия. Проект также выполнен дипломниками МАИ еще в 90-е.

Приведенные разработки опередили свое время. Канули в Лету экспериментальные и серийно построенные СВВП 70–80-х годов. Но диалектика неумолима. Новые технологии в материаловедении, двигателестроении, самолетостроении позволят сделать шаг вперед к решению задач вертикального взлета и посадки. Появятся новые схемы, но по закону диалектики "Все новое – это хорошо забытое старое".


Михаил Куприков, доктор технических наук, профессор, завкафедрой МАИ


Опубликовано в газете "Военно-промышленный курьер" в выпуске № 26 (739) за 10 июля 2018 года

10.07.2018
Права на данный материал
принадлежат Военно-промышленный курьер
Материал размещен правообладателем
в открытом доступе
Оригинал публикации
  • В новости упоминаются
Компании
Похожие новости
11.09.2018
Михаил Погосян: Интерес к базовым для МАИ направлениям резко увеличился
11.09.2018
Денис Мантуров посетил Гидроавиасалон-2018 в Геленджике
10.09.2018
Экспонаты "Гидроавиасалона-2018" в Геленджике
06.09.2018
Начаты испытания поплавкового варианта самолета L-410UVP-E20
29.08.2018
Инновации взлета
10 комментариев
№1
11.07.2018 04:04
Для дронов, особенно небольших есть режимы взлёта и посадки когда им нахрен обычный вертикальный взлёт ненужен, он и так точечный а ТТХ выше.

Часть дронов вовсе не будет садится - энергии много и солнечная не самая внушительная.
-1
Сообщить
№2
11.07.2018 10:17
ох, Владислав
+1
Сообщить
№3
11.07.2018 11:12
Блин, везде он со своими дронами))
Это не Aviagr случайно ))))
+1
Сообщить
№4
11.07.2018 11:22
4Kot - дроны постоянного полёта предлагал с 2003 года строить причём как высотные - их не удалось далее набросков провести и некоторых компонентов, разработать связь не на радиоволнах в т.ч., так идля полёта в горах, у кромки морей и проч. В Индии одной заправки ввиду того что сильные потоки у моря и в Гималайях над 20-30% территории страны такое возможно - у нас от Командорских островов до Норвегии, на Кавказе.


С учётом того что НАСА изучало сопоставьте проекты по soaring flight и эту карту:

1990-е годы Dryden - авиабаза NASA проект начавшийся в 1995 примерно не окончен был на 2011 год, самые впечатляющие результаты не у них а у моделистов.

https://www.nasa.gov/centers/dryden/multimedia/imagegallery/Autonomous_Soaring/Autonomous_Soaring_proj_desc.html
August 12, 2005 NASA Photo

В частности упоминавшаяся скорость под 900км/ч на планере показывает ту удельную мощность которую можно снимать в потоках.Он не восходящие а турбулентные потоки использовали и потоки с сильной леьтой скоростей ветров слойные.
Дальность полёта на пилотируемом планере в Ю Америке более 3000км

Можно и с воды снимать. Причём до десятков кВт в среднем в волне прибоя и несколько кВт в разнице потоков течений на разных глубинах.
военно-морской колледж в Англии:




Взлёт как у гидравлической ракеты пионерского прошлого или если кто из бутылок из-под газировки делал (я сыну старшему показывал как это делать).



Показан пример применения на охране порта как средства обнаружения - думаю будет и как средство поражения работать, причём автономное.

Такие же могут быть и до тонн первых весом...
0
Сообщить
№5
11.07.2018 11:45
Шторьх самолёт спроектирован свыше 80 лет назад.
Не показана посадка с нулевым ветров с зависания но немецкие лётчики это многократно делали. Масса порядка 1т. Что говорить про дрон массой той же который терпит спокойно прегрузки при которой аэроплан развалится.
0
Сообщить
№6
11.07.2018 12:41
может, посты ему урезать?
ну точно нейросеть
0
Сообщить
№7
11.07.2018 15:44
Вы 4Kot делали дроны, руководили проектом дронов?
Вы делали приборы с ТТХ превышающие мировое достижение на тот момент и несколько лет спустя?
Если вы непонимаете, что век пилотируемой авиации заканчивается - ваши проблемы и боль.
Как и то что пытаетесь заткнуть рот человеку который делал в данной области в т.ч. пионерские на то время, какие-то до сих пор, конкретные изделия. Каждый комментарий по существу и относится к проблеме адекватности постановки задачи ов ертикальном старте, особенно тогда когда он ненужен и сильно снижает ТТХ. Например конвертопланы 15% обычно груза на заявленное расстояние берут против 25% у того что летал, я писал ему ТТХ в ТЗ и ряд прочих, находил людей, как и был принципиально против любых парашютов и существенных длин разбега/пробега. Как бегавший по курумам в Средней Азии, на берегу Кунашира я знаю что есть места где или вертикалка и прощай расстояние, ЛТХ снижены или садиться по птичьи на точку только и можно.
Лучшие, на мой взгляд вертикалки-конвертопланы среднего по нагрузке типа делает Сергей Александров

Но и у такого несомнено одарённого конструктора и практика есть предел конструкции за который не прыгнешь, как и считаю что лучшие и пионерские его работы по изследыванию самолётных схем с подвижными килями, конкретно АЛ631 "Архонт", готоввая модель дрона-истребителя для малых и околозвуковых (с другим исполнением и двигателями) скоростей:

Двигатели отмасштабированы для большого самолёта по тяге.
У дронов тяговооружённость 1,3 и выше часто бывает так что им нормы самолётостроения нахрен ненужны.
Могут с места взлетать.

Из американских VTOL понравился данный с высокими ЛТХ

Фирма Joby Aviation модель "Lotus"


Друго их VTOL частично напоминает тот самолёт точечного старта. Конкретно крыло, что направил Усольцеву по открытым каналам в 2013 году, но у меня несколько иное у второй итерации было размещение винтов, т.е. они более эффективны чем в данном американском проекте в крейсерском режиме.
0
Сообщить
№8
11.07.2018 16:58
да я б при желании не смог заткнуть вам рот)) 17564
0
Сообщить
№9
11.07.2018 17:10
Ну как видно хамить вы прекрасно умеете. Или работать на окладе информработником. Буду далее игнорировать.
то что ваши два поста не относятся к теме СВВП, проблеме взлёта/посадки с места НИКАК это как бы ничего?

По теме.
Взлёт из подводы вертикальный или близкий к нему имеют не только ракеты.
Принципиален момент следующий волнение не играет роли на старт из под воды и посадку - вход в воду ЛА-амфибии, Это то что удороает стоимость кораблей-дрононосцев большинства типов.

По инерции народ ещё проектирует корабли с палубным базированием но насколкьо долго - пеокажет врсемя, фото 2016 года, :

"Navy Sponsors Autonomous Boat Competition for Students"

Фактически данный дрончик является уменьшенной копией более крупного дрона контроля поверхности с возможностью размещения на себе дронов вертикального взлёта и посадки.
Вот на подобные будет играть роль уровень волнения на море.

Пока с мелких получается успешно лишь пускать дроны но не их ловить,


тот же СканИгл разрабытывался как "рыболовный" и базировался на шхунах и тунцеловах до поры-времени.

Вопрос стабилизации платформы под дроны ВВП на подобных лишь частично несмотря на ухищрения решаемы.

Знаю т.к. был весной прошлого года заказ на разработку материала для подобного, выдерживающего удары о камни. Узнал до  что человек работает с корпорациями США и ЕС.
0
Сообщить
№10
11.07.2018 17:58
Тяжёлые ударные дроны ПЛ корморанты лет 10 назад засветились - разработка "мастерской Скунса" а у дяди


Надпись на борту электроическая лодка


Ну а это видение фирмы Роллс-ройс - квадрики на микроавианосце:


Подобные вкупе с ныряющими амфибиями могут применяться для охраны портов и других сосредоточенных объектов. Для более крупных потребуются куда более существенные дроны по размерам и числу, ЛТХ высоким. Это большой вызов конструкторам.

Вопросы обрастания для подобных амфибий стоят ещё более остро чем для просто дронов надводных

Конкретно этот студенческий автономный катер пересёк Атлантику и видмо по сложному маршруту раз так оброс.

И таких проблем много.

Возвращаясь к теме дронов на малых кораблях, в китае есть фрегаты тип 022, так вот они могут быть приспособлены как эффективный носитель дронов  причём и подводных тоже.
Корма даёт возможность вместо части или всего ракетного воружения иметь дроны и АНПА.

В Поднебесной тип 022 более 80 штук в строю. Это несколько тысяч ударных дронов класса 25-50кг с ульевым базированием, не вертикалки, время и дальность полёта с нагрузкой 25% от массы взлётной недостижимые для дронов ВВП + с сотни полторы дронов способных нести 240-320мм торпеду, т.е. осуществлять проекцию силы на территории до недавнего времени считавшиеся безопасными для ПЛ стран-противников Поднебесной.

Вот почему КНР через фирму скупила ОКБ "Ротор " в части производства вертоёлта Ротофлай, он позволяет в варианте дрона нести одну 320мм  на 3-4ч или 2 210мм торпеды, или 12ч летать с 210мм торпедой в ожидании приказа на применение или быть носителем мощной  достаточно акустической или сверхпроводящей станции - излучателя.

Иероглфы уже стоят из-за наплевательского отношения одних и работы 5 колонны в РФ.

Мелкие дроны находят цели, крупные поражают торпедами или ракетным оружием или поражение идёт ракетами DF-21D с псевдобаллистической траекторией.
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
loading...
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
  • 18.09 21:56
  • 43
У авиабазы Хмеймим пропал с радаров российский военный самолет
  • 18.09 21:23
  • 8
"Сухому" заложили разворот над Атлантикой
  • 18.09 20:57
  • 7463
Минобороны: Все авиаудары в Сирии пришлись по позициям боевиков
  • 18.09 20:54
  • 3
Росгвардия получит АК "двухсотой серии"
  • 18.09 20:50
  • 1
Возобновят или нет? Работы по СР-10 приостановлены
  • 18.09 20:47
  • 9
Танковый застой: Т-14 "Армата" еще долго не получит 152-мм пушку
  • 18.09 20:36
  • 8
Борисов рассказал о высоком спросе на российские средства ПВО
  • 18.09 20:18
  • 280
Вариант компоновки перспективного авианосца
  • 18.09 20:13
  • 8
МЗКТ или КамАЗ – битва тягачей или распил бюджета
  • 18.09 19:59
  • 19
Повелитель батута
  • 18.09 19:25
  • 1
Восток с оглядкой на запад: чем интересны учения "Восток-2018"
  • 18.09 18:47
  • 27
ABC: командир МКС отрицает причастность астронавтов NASA к порче корабля "Союз"
  • 18.09 17:09
  • 2
"Длинная рука": Ми-35М сможет поражать танки на дистанции в 10 км
  • 18.09 17:05
  • 5
В Европе отреагировали на доклад Минобороны о крушении малайзийского "Боинга"
  • 18.09 16:31
  • 7
Эр-Рияд закупает израильский "купол"