Сверхзвуковые самолеты

Цихош Эдмунд

Современные отделяемые кабины нашли применение только в двух сверхзвуковых самолетах (F-111 и В-1); первое покидание самолета с такой кабиной было осуществлено в 1967 г. при аварии самолета F-111, во время которой экипаж самолета, состоящий из двух человек, произвел катапультирование на скорости полета 450 км/ч и высоте 9000 м (со скоростью относительно воздуха 730 км/ч) и осуществил благополучное приземление.

Разработка и производство фирмой «Макдоннел» полностью герметизированной двухместной кабины самолета позволили осуществлять полет без специального высотного оборудования и обеспечивали безопасное покидание самолета во всех диапазонах скоростей и высот полета, в том числе при нулевой скорости и под поверхностью воды. В процессе разработки кабины была выполнена обширная исследовательская программа. В частности, были проведены испытания на рельсовом стенде для определения траектории полета при

достижимых на земле предельных скоростях, исследование свободного падения кабины с большой высоты с целью определения аэродинамических характеристик, исследования удара кабины с целью разработки системы амортизации, оценки плавучести, ориентации на воде и отсоединения кабины под водой, изучение возможности длительного пребывания экипажа в кабине после приземления в труднодоступной местности в различных климатических и географических условиях, а также исследования прочности, надежности, функционирования и т.п.

Рис. 1.72. Последовательные стадии и траектория снижения кабины самолета F-111 после катапультирования.

Отсоединение кабины происходит после нажатия рычага, расположенного между креслами экипажа. После подачи команды система работает автоматически, причем вначале осуществляется затягивание ремней, пристегивающих экипаж к креслам, включение аварийной дыхательной кислородной системы и осуществление дополнительного наддува кабины. Затем происходит отделение кабины от самолета, разъединение элементов управления и проводов, включение ракетного двигателя. Отделение кабины и разрыв соединений осуществляются посредством взрыва заряда, выполненного в виде шнура, уложенного по контуру соединения модуля кабины с остальной частью фюзеляжа. Силовая установка кабины состоит из твердотопливного ракетного двигателя тягой 177,9 кН (18140 кГ).

В зависимости от высоты и скорости полета относительно воздуха двигатель выбрасывает кабину на высоту 110-600 м над самолетом. В верхней точке траектории полета кабины выбрасываются стабилизирующий парашют и полоски станиоля, облегчающие радиолокационное обнаружение кабины спасательными службами. По истечении 0,6 с после выбрасывания стабилизирующего парашюта прекращается работа двигателя и осуществляется выпуск основного спасательного парашюта с куполом диаметром 21,4 м (парашют этого типа применен в спускаемом модуле космического корабля «Аполлон»). Выброс парашюта, обеспечивающего снижение кабины со скоростью 9-9,5 м/с, происходит с помощью порохового заряда, воспламеняемого по сигналу таймерно-анероидного автомата или акселерометра. На высотах, меньших 4500 м, парашют выбрасывается сразу же, а в полетах со скоростью более 550 км/ч он выбрасывается только после уменьшения осевых перегрузок до величины 2,2. Наполнение купола парашюта происходит в течение 2,5 с, считая от момента натяжения строп. Амортизация удара о землю или воду, а также необходимая плавучесть обеспечиваются расположенными под кабиной резиновыми подушками, наполняющимися в течение 3 с после выброса спасательного парашюта. В случае приводнения кабины дополнительно выпускаются два поплавка, предотвращающие ее переворот. В убранном положении поплавки располагаются в нишах верхней части кабины. Кабина может отсоединяться от фюзеляжа под водой. Это происходит автоматически по сигналу гидростатического датчика после погружения самолета на глубину 4,5 м.

В программе разработки самолета В-1 первоначально предусматривалось применение трехместной отделяемой кабины, аналогичной кабине самолета F-111. Однако значительная стоимость такой кабины, необходимость проведения обширных исследований, сложность конструкции и обслуживания привели к тому, что было принято решение об использовании отделяемых кабин только в первых трех образцах самолета. В последующих же экземплярах стали использовать катапультируемые сиденья, специально разработанные для этого самолета.

11. Конструктивные усовершенствования в сверхзвуковых самолетах

При изложении материала в данной главе будем исходить из принципа, что первый облетанный образец является основой для сравнения всех последующих модификаций самолета. Отметим попутно, что технические решения, примененные в процессе развития сверхзвуковой авиации, в своем большинстве не могут считаться новыми в полном смысле слова. Это связано с тем, что определенная часть таких усовершенствований была впервые применена ранее при создании самолетов с дозвуковыми скоростями полета, в том числе использовавших винтомоторные силовые установки.

Другой использованный

принцип состоит в том, что изложение основывается на опубликованных фактах испытаний образцов или модификаций самолетов, в которых применено новое техническое решение, а не на дате разработки летательного аппарата, которая зачастую оказывается неизвестной. В связи с этим может возникнуть ситуация, в которой приоритет изобретения приписывается не его непосредственному создателю, а тому, кто первый (согласно доступной автору книги информации) применил это техническое решение в практике сверхзвуковой авиации. Поэтому вполне возможны некоторые искажения действительного процесса развития сверхзвуковой авиации, которые возникли из-за недостатка сведений об истории создания того или иного самолета или отсутствия официальных дат испытаний, а также технических характеристик некоторых типов самолетов, являвшихся засекреченными или оставшихся на стадии разработки опытного образца. Несмотря на указанные оговорки, приведенный материал с методологической точки зрения можно считать достаточно точным, так как он охватывает наиболее существенные конструктивные усовершенствования в сверхзвуковых самолетах.

Таким образом, цель настоящего изложения заключается не в выявлении любой ценой того, кто, где и когда сделал соответствующее изобретение, а в хронологическом изложении результатов разработки различных конструктивных и аэродинамических решений, применение которых является основой сегодняшнего состояния сверхзвуковой авиации.

1946-9.12. Х-1 фирмы «Белл». Опытный самолет, выполненный по классической схеме. Среднеплан с прямым крылом, снабженным обычными закрылками и элеронами. Фюзеляж круглого сечения. Хвостовое оперение-прямое, нормальной схемы. Для управления закрылками на самолете применена гидравлическая система. Управление элеронами и рулями осуществляется с помощью гидромеханического привода. Самолет имеет четыре степени свободы-по скорости, курсу, крену и тангажу. В качестве силовой установки использован жидкостный ракетный двигатель. Самолет оборудован трехопорным шасси с одиночными колесами, убираемыми в фюзеляж. Старт самолета происходит со специального самолета-носителя.

1948-4.02. D-558-II фирмы «Дуглас». Самолет имеет стреловидное крыло и оперение нормальной схемы. Крыло оборудовано предкрылками и аэродинамическими гребнями. Силовая установка комбинированного типа состоит из турбореактивного и жидкостного ракетного двигателей. Воздухозаборники боковые, нерегулируемые. Самолет снабжен отделяемой кабиной. Старт может быть произведен с земли или с самолета-носителя.

– 27.05. МиГ-19 конструкции А. И. Микояна. Многоцелевой серийный истребитель. Крыло оборудовано выдвижными закрылками. Фюзеляж овально- кругового сечения. Поперечное управление осуществляется с помощью элеронов и интерцепторов, расположенных на нижней поверхности крыла вблизи задней кромки.

Самолет снабжен подфюзеляжным килем, тормозными щитками и тормозным парашютом. В качестве силовой установки использованы два турбореактивных двигателя. Нерегулируемый воздухозаборник лобового типа со скругленной кромкой расположен в носовой части самолета. Главные стойки шасси убираются в консоли крыла.

Рис. 1.73. Конструкция и кинематическая схема системы управления интерцептором на самолете МиГ-19.

1 -интерцептор; 2-скоба навески интерцептора; 3-задний лонжерон крыла; 4-тяга системы управления элерон-интерцептор; 5-ролик тяги; 6-рычаг; 7-узел сочленения; ?-толкатель; 9-ось рычага; 10 -нижняя обшивка крыла; 11 -верхняя обшивка крыла; 12-направляющая.

1952-20.10. Х-3 фирмы «Дуглас». Крылья трапециевидные, малого удлинения с щелевыми закрылками и носовыми щитками. Фюзеляж укороченный с балочным креплением элементов оперения. Управляемый стабилизатор лонжеронной конструкции. Самолет снабжен креслом, катапультируемым вниз. Два турбореактивных двигателя имеют индивидуальные нерегулируемые боковые воздухозаборники.

1953-2.03. «Тридан» I фирмы SNCASO. Истребитель-перехватчик с прямым крылом. Поперечное управление самолетом осуществляется с помощью элеронов. Управляемый дифференциальный стабилизатор установлен с большим отрицательным поперечным V. Плоскости киля и стабилизаторов имеют одинаковую конструкцию и взаимозаменяемы. На самолете применена комбинированная силовая установка, состоящая из одного ракетного и двух турбореактивных двигателей, расположенных в гондолах на концах крыла. Аварийное покидание самолета осуществляется путем отделения кабины вместе с заостренной частью фюзеляжа, выполняющей роль амортизатора при ударе о землю.