Закат вертикального взлёта: почему время СВВП так и не пришло?

На создание различных самолётов вертикального взлёта и посадки во второй половине XX века бросили огромные деньги и не менее огромные усилия. СВВП должны были полностью вытеснить обычную авиацию — от небольших машин до стратегических и транспортных гигантов. Почему же до сих пор этого не произошло — попробуем разобраться.

Будет 19 картинок и текст via ©

С энтузиазмом вертикально вверх!

О самолёте с вертикальным взлётом (СВВП) мечтали ещё в межвоенный период. Преимущества такой схемы налицо: не нужны крупные аэродромы — использовать авиацию можно будет с любой небольшой площадки.

Но пока мощности двигателей не хватало, всё это были просто мечты.

Вторая мировая война подстегнула развитие в том числе и двигателестроения — создание самолёта вертикального взлёта стало вполне посильной задачей. Первой схемой, к которой обратились конструкторы, стала наиболее простая с инженерной точки зрения — со взлётом из вертикального положения.

Наиболее известный пример создания машины с такой схемой — американская програма «конвойного» истребителя. Боевого самолёта, способного базироваться на палубах обычных грузовых кораблей. На фото — один из предложенных проектов Lockheed XFV-1

Берём почти обычный самолёт, приводим в вертикальное положение, устанавливаем двигатель помощнее и винт, который по конструкции — что-то среднее между винтом обычного самолёта и вертолёта. Взлетает и садится такой СВВП по-вертолётному.

На первый взгляд, ничего сложного — подвох заключался в переходе от одного режима полёта к другому.

Задача это была совсем не из простых, даже для опытных пилотов. Да и сама посадка требовала колоссальных навыков из-за никакого обзора вниз. Всем было ясно, что, хоть лётчики-испытатели и справляются с этими сложностями, обычные строевые пилоты биться на подобных машинах будут слишком часто. Да и время винтовых самолётов даже с турбовинтовой установкой уже прошло, и противостоять современным реактивным машинам они не могли.

Другой представитель «конвойных» истребителей — Convair XFY-1. Определить, кто сильнее — он или конкурент из Lockheed, — так и не успели. Флот уже не устраивали поршневые дозвуковые самолёты

Было ясно, что взлетать СВВП всё же должен из горизонтального положения — благо быстрое совершенствование двигателей позволяло думать, что это вполне возможно. Реактивные двигатели имели достаточную мощность, чтобы на бумаге спокойно «поднимать» вертикально не только достаточно лёгкие истребители, но и бомбардировщики, и даже грузовые самолёты. Оставалось решить, как это будет в реальности.

В то время можно было выделить три основных схемы создания СВВП. Первая — с поворотными двигателями — на первый взгляд самая простая. Она не требовала каких-то сложных конструкторских схем, занимала немного места. Правда, сразу было ясно, что возникнут проблемы при смене режимов полёта, но они казались вполне разрешимыми.

По подобной схеме был спроектирован СВВП-истребитель Bell D-188, на который делали серьёзную ставку в конце 50-х американские военные. Но ещё на стадии проектирования стало ясно, что поставленных характеристик проект достичь не сможет

Выполненный по схожей схеме немецкий СВВП VJ 101C. На нём даже удалось достичь скорости звука, но довести до ума не вышло

Вторая схема — с перенаправлением тяги от двигателя. Сделать это можно разными способами, например, просто меняя угол сопла.

Были и куда более сложные схемы с выводом выхлопных газов на дополнительные сопла, часто располагаемые в крыле или в носовой части самолёта для более равного распределения тяги. Минус схемы — в потере тяги, главный плюс — в том, что она достаточно стабильна при смене режима полёта. Да и сама возможность управлять вектором тяги сулила много интересных преимуществ.

Главный пример СВВП с отклонением тяги — это, конечно, Hawker Siddeley P.1127. Позже именно из него сделают знаменитый Harrier

Третья и последняя схема предлагала использовать специальные подъёмные двигатели на взлёте и посадке. При этом такие двигатели не обязательно должны были быть частью конструкции самолёта. Их можно было размещать в специальных гондолах и подвешивать на обычные самолёты, превращая их в СВВП. Другой важный плюс — наибольшая стабильность при переходе из вертикального полёта в горизонтальный — и обратно. В этот момент просто бы работали оба типа двигателей. Был очевиден и минус такой схемы: дополнительные моторы занимали много места, немало весили и тратили много топлива.

Подъёмные двигатели использовались на главном конкуренте P.1127 — французском проекте Dassault Balzac V. Но проблему чрезмерного расхода топлива не удалось решить ни на нём, ни на его потомке — истребителе Mirage IIIV

Блок со взлётными двигателями для установки на различные типы истребителей

Были, конечно, и другие идеи — иногда с попыткой скомбинировать несколько подходов в одном. Пытались вернуться к взлёту из вертикального положения, но уже с реактивным двигателем. Но массовыми эти попытки никогда не становились и значительно уступали перечисленным выше схемам.

Попытка создать реактивные самолёты со взлётом из вертикального положения закончилась неудачей. Взлёт и посадка на них вообще больше напоминали сложный цирковой номер. Схема взлёта СВВП Ryan X-13

Всё это наложилось на возросшую потребность в СВВП. Новым реактивным самолётам требовались аэродромы всё бо́льших размеров и с отличным бетонным покрытием. Такие гигантские объекты были крайне уязвимы в случае большой войны, особенно при применении ядерного оружия.

Вертикальный взлёт и посадка тут виделись отличным решением: пусть сломают аэродромы — летать будем с полянки в лесу.

Не меньше хотелось избавиться от огромных аэропортов и гражданской авиации, ведь обходилось их использование в копеечку. Неудивительно, что за создание СВВП всех типов и размеров взялись в большинстве развитых стран мира: США, СССР, Британия, Франция, подтянулась даже ФРГ, еле-еле отошедшая от поражения во Второй мировой.

Проект сверхзвукового стратегического бомбардировщика вертикального взлёта и посадки. Реконструкция Скотта Лотера

Достижения и снова поражения

Но то, что казалось на бумаге простой задачей, реализовать было не так-то просто. Конечно, построенные прототипы СВВП летали. Правда, недалеко и недолго. Вертикальный взлёт «выжирал» абсолютно неприличное количество топлива. Мало того — ни одна из схем не отличалось устойчивостью при смене режимов или простотой в управлении. Примерно тогда же стало ясно: про СВВП-бомбардировщики и грузовые самолёты можно забыть надолго. На вертикальный взлёт они требовали гигантское количество топлива, которое очень много весило, — и пришлось бы тратить ещё больше горючего. Получался замкнутый круг.

Популярная идея сделать СВВП из С-130 реализована так и не была. Позже к ней вернутся и попытаются сделать из самолёта конвертоплан — снова без результата

Только к концу 60-х удалось довести до ума первые СВВП по обе стороны железного занавеса. К тому времени пропала схема с поворотными двигателями, проблемы с устойчивостью самолёта при смене режимов оказались просто нерешаемы на том технологическом уровне (зато для конвертопланов, занимающих скорее вертолётную нишу, она была почти безальтернативна, и потому её мучительно доводили до 90-х годов, но это совсем другая история). Успехом увенчались лишь британские и советские работы. Остальные страны по разным причинам так и не осилили этот путь.

В СССР также серьёзно работали над СВВП. Проектировались самолёты различных схем, даже со взлётом из вертикального положения — как в проекте объектового перехватчика «Сухой» «Шквал»

Первенцы — английский Harrier и советский Як-38 — на фоне своих коллег выглядели плохенько. Обычные самолёты готовились штурмовать скорость в 2 Маха и даже больше, летали на огромные дальности и могли нести чуть ли не десятки тонн вооружения. На их фоне эти два дозвуковых штурмовика с минимальной дальностью и маленькой нагрузкой были настоящими «гадкими утятами». Но они были СВВП — и это многое компенсировало.

«В небе реет гордый Як…» — палубный штурмовик Як-38 не пользовался особой популярностью у лётчиков и был объектом множества шуток, иногда достаточно «чёрных»

Казалось, для таких самолётов наконец наступили хорошие деньки. Технологию доработают, по итогам эксплуатации в войсках допилят и в серию пойдут уже боевые машины, не уступающие коллегам.

Все снова с энтузиазмом взялись за работу — и всё повторилось вновь.

Создать сверхзвуковой СВВП с хоть какой-то приличной нагрузкой никак не выходило ни у кого. Проваливались американские, британские, советские проекты, и происходило это по тем же причинам, что и ранее. И вот уже больше не разрабатывают СВВП французы, немцы — даже американцы потихоньку теряют интерес. Слишком большой расход топлива, слишком много весят дополнительные двигатели или системы перераспределения тяги. В итоге пришлось довольствоваться лишь неспешной модернизацией Як-38 и Harrier.

Громким провалом стала программа американского палубного СВВП XFV-12

Неудачей закончилась и попытка создать «Харриер» с полезной нагрузкой как у обычного истребителя. Самолёт в итоге прошёл лишь скромную модернизацию

И вот к концу 80-х у авиастроителей наконец-то начало что-то получаться. Создание самолёта СВВП второго поколения со сверхзвуком и приличной (хоть и уступающей коллегам) нагрузкой стало задачей вполне решаемой.

Но тут вылез ещё один минус — цена. Первое поколение СВВП было всё же самолётами не самыми дорогими (если не смотреть сочетание «цена-качество»), а вот новое поколение стоило куда больше. Впереди снова оказались русские и британцы. Советский проект Як-141 сгубил крах СССР — у новой России денег на такую дорогую машину, тем более уступающую по ЛТХ истребителям четвёртого поколения, не нашлось. Британцы также не имели нужных средств для воплощения в металле их проекта P.1216. Единственным выходом для них оставалось пойти на сотрудничество с американцами.

Як-141 был неплохой машиной, но, даже сохранись СССР, шансов пойти в серию у него было мало. С новых советских авианосцев могли летать уже самолёты четвёртого и даже пятого поколения, которые серьёзно превосходили Як-141 по всем характеристикам

Время заката

США к тому времени снова отстали в разработке СВВП, бросив все силы на создание «стелс»-самолётов. Но необходимость в «вертикалках» сохранялась — слишком уж эти самолёты были удобны: могли взлетать не с гигантских авианосцев, а с достаточно скромных УДК. Именно тогда и родилась идея «сэкономить» и сделать единый «стелс»-самолёт — лёгкий истребитель-бомбардировщик, палубный истребитель-бомбардировщик и СВВП. Так потихоньку начиналась программа JSF. Британский вклад помог Lockheed Martin легко победить конкурентов из Boeing в 2001 году, но, чтобы довести F-35 до ума, ушло ещё больше десятилетия.

Интересно, что изначально британская ВАЕ сотрудничала с McDonnell-Douglas и Northrop, но после приобретения MDD Boeing последние решили, что нечего тут делиться прибылью и они смогут сделать всё самостоятельно. Результат известен

При этом F-35B формально считаться СВВП не может: взлететь вертикально со сколь-либо серьёзной полезной нагрузкой он не способен, ему нужен небольшой, но разбег. Потому и по официальной классификации он — самолёт с укороченным взлётом. И по сей день идут споры: если бы F-35 решили делать как обычный самолёт, насколько бы дешевле он был и насколько быстрее его бы спроектировали. И вообще, стоили ли все эти усилия финального результата?

На текущий момент в мире остался один настоящий СВВП — это дослуживающий свои последние годы Harrier II. Скоро его заменит F-35B. Давно ушли на пенсию советские СВВП. Разработкой СВВП в настоящее время не занимаются нигде в мире (ходят слухи о подобных программах у нас и у Китая, но пока никаких подтверждений тому нет). И, если оставить за скобками ковертопланы, которые всё же ближе к вертолётам, можно сказать, что идея боевого СВВП почти умерла.

Можно вспомнить разве что полумифический проект Як-201, работы над которым, вероятно, давно уже не ведутся

Как бы ни старались конструкторы и инженеры, вертикальный взлёт даже с самыми современными двигательными установками — дело невыгодное, слишком много топлива уходит на эту задачу. Потому приходится уменьшать взлётный вес и оптимизировать нагрузку в пользу бо́льших затрат топлива.

И эту проблему решить не выйдет никак: взлетать с обычным разбегом всегда будет выгоднее.

Второй важный момент — цена. За самолёт с не лучшими ЛТХ приходится платить чуть ли не больше, чем за обычный.

Может ли эта тенденция измениться? Маловероятно в обозримом будущем. Даже если появятся более мощные двигатели, их снова будет эффективнее поставить на обычные самолёты. Более того — постепенно на пятки СВВП наступают винтокрылы, летающие всё быстрее и дальше. И, несмотря на успех F-35, возможно, мы наблюдаем окончательный закат эпохи увлечения СВВП.

Всё.
Доклад окончил.
Можно пинать.

.... Як об палубу хуяк.

Если бы последний (141) до ума довели, не развалили бы СССР, вышла бы конфетка, а не самолет.
У нас тогда было то, что у них появилось только сейчас.

Это сообщение отредактировал Surjik - 19.01.2020 - 16:21

Потому что расходы, затраченные на реализацию вертикального взлёта больше, чем его преимущества. Всё, пост можно не читать.

Амеры когда интересовались Як-38 очень удивились, что управление движками осуществлялось механикой (очень точная настройка требовалась), а не электроникой как на Харриере.

Это сообщение отредактировал Squarepants - 19.01.2020 - 16:24

Если вы наблюдаете из своего окна закат , то это вообще ничего не значит . Мир огромен .

Самолёт - это не ракета. Он летает за счёт создания подъёмной силы в крыльях, а для этого нужна скорость. Навешивание дополнительного движителя, используемого лишь для взлёта - это всегда ослабление основных ТТХ самолёта.