Экспериментальный самолет с ВВП VJ-101C. Германия

В середине пятидесятых годов тема вертикально взлетающих самолетов будоражила умы конструк­торов и военных во многих странах. Не стала исключением и Западная Германия.

После окончания в 1955-м запрета на разработку и производство военных самолетов, германское Министерство обороны предложило создать современный истребитель-перехватчик. Исследования, проведенные годом позже фирмами «Хейнкель» и «Мессершмитт», показали, что для истребителя с высокой сверхзвуковой скоростью потребуются новые, более длинные взлетно-посадочные полосы.

Осенью 1957-го министерство обороны добавило в задание дополнительные требования, включав­шие способность новой машины взлетать и садиться вертикально, так как строительство новых аэродромов – дело крайне дорогостоящее.

Контракт на постройку пяти прототипов выдали в феврале 1959-го объединению, получившему аббревиатуру EWR, в состав которого вошли упомянутые выше фирмы, а также компания «Бёльков».

Когда работа над проектом уже кипела вовсю, концепция перехватчика стала претерпевать значительные изменения. Требования НАТОвских стратегов заключались в придании самолету способности уничтожать самолеты противника на аэродромах базирования. Такая задача требовала соответствующей дальности и скорости полета на малых высотах, которые обуславливались большим запасом топлива.

Проект объединения EWR такими характеристиками не обладал, да и не мог обладать, так как перво­начально разрабатывался как истребитель ближнего радиуса действия. Доведение самолета до необходимых «Люфтваффе» требований с сохранением способности вертикального взлета и посадки не представлялось технически возможным (хотя такой проект и прорабатывался под обозначением VJ-101 D), из-за чего военные в середине 1960-х полностью потеряли интерес к аппаратам верти­кального взлета.

Тем не менее, работы над новой машиной, получившей наименование VJ-101 С, продолжались.

Вырисовывался довольно интересный самолет, фюзеляжем и крылом в плане напоминавший F-104 «Старфайтер». Четыре подъемно-маршевых двигателя располагались попарно в двух поворотных гондолах на законцовках крыла, два подъемных – тандемно за кабиной. На первом прототипе – VJ-101 C1 – установили шесть моторов одной марки – «Роллс-Ройс» RB-145 тягой по 1250 кгс каждый. На серийных машинах планировалась установка более мощных RB-153.

схемы VJ-101 С 

Наземные испытания нового детища немецкой авиапромышленности начались в декабре 1962-го, и уже 10 апреля следующего года машина совершила первый подъем в небо. 31 августа 1963-го VJ-101 С1 совершил первый полет с использованием аэродинамической подъемной силы, а 8 октября – первый комбинированный полет с выполнением вертикального взлета и посадки.

Испытания первого прототипа продолжались до сентября 1964-го. В апреле машину продемонстри­ровали в ходе международного авиасалона ILA в Ганновере. 29 июля самолет впервые преодолел звуковой барьер, достигнув скорости, соответствующей числу М=1,08, и став, таким образом, первым в мире сверхзвуковым вертикально взлетающим самолетом.

компоновка VJ-101 С 

Испытания новой машины, несмотря на новизну конструкции, шли довольно гладко, но 19 сентября случилась авария. В ходе выполнения комбинированного взлета (с небольшим разбегом) из-за отказа электроники машина потеряла управление и разбилась. Пилоту удалось катапультироваться, но самолет восстановлению не подлежал.

взлет первого прототипа VJ-101 С 

Работы сосредоточились на втором прототипе, существенно отличавшемся от С1. Главное измене­ние заключалось в том, что подъемно-маршевые двигатели оснастили форсажными камерами, вследствие чего их тяга возросла до 1610 кгс. Увеличилась и максимальная взлетная масса – 7650 кг против 6010 кг (при вертикальном взлете).

первый прототип VJ-101 С в полете 

Как оказалось позже, увеличение тяги двигателей не привело к желаемым результатам. Скорость самолета изменилась незначительно (число М возросло с 1,08 до 1,14). А вот проблем форсаж прибавил существенно. Рециркуляция горячих газов и эрозия взлетно-посадочной площадки (полосы) при вертикальном взлете стали значительно больше.

перевозка второго прототипа VJ-101 С

Для уменьшения этих вредных последствий стали применять новую технику взлета и посадки, которая заключалась в установке подъемно-маршевых двигателей под углом 70° относительно горизонтальной оси самолета. При этом взлетная дистанция составляла 40 м (самолет взлетал и поднимался до высоты 15 м), а посадочная – 50 м.

наземные испытания второго прототипа VJ-101 С 

Летные испытания второго прототипа продолжались почти четыре года: с июня 1965-го по июнь 1969-го. Самолет участвовал в американской программе разработки тактической системы оружия У/ВВП (AVS). В кооперации с фирмой «Фэйрчайлд-Хиллер» объединение EWR участвовало в работе по созданию такой системы, при этом VJ-101 C2 использовался как летающая лаборатория по отработке системы управления вертикально взлетающего самолета.

взлет второго прототипа VJ-101 С 

К июню 1971-го ресурс многих узлов и агрегатов машины исчерпался, и полеты прекратились. Вскоре закрыли и саму программу AVS, так как военные полностью потеряли интерес к аппаратам вертикального взлета, за исключением вертолетов. Последним пристанищем второго прототипа стал Немецкий музей в Мюнхене, где самолет экспонируется и поныне.

 второй прототип VJ-101 С в мюнхенском музее

В целом, создание в Германии в короткие сроки сразу нескольких вертикально взлетающих самолетов, в том числе и VJ-101, явилось большой победой ее авиапромышленности.

Появление столь сложной техники говорило о возрождении полноправной авиационной державы. Полученный в ходе работы над этими машинами опыт совсем скоро пригодился при разработке многоцелевого самолета по программе MRCA, результатом которой стал европейский истребитель-бомбардировщик «Торнадо».

Техническое описание

CBBП VJ-101С представляет собой моноплан с высокорасположенным стреловидным крылом, комбинированной силовой установкой из подъемных и поворотных ТРД и трехопорным шасси.

Фюзеляж

Фюзеляж полумонококовой конструкции из алюминиевых сплавов; в местах установки двигателей применены сталь и титан. В носовой части фюзеляжа расположена одноместная кабина летчика со стандартным оборудованием и катапультным креслом Мартин-Бейкер Mk.GA7. Кабина гермети­зирована. В носовой части размещалось испытательное телеметрическое оборудование, на серий­ных самолетах в этом месте предусматривалось размещение радиолокационного оборудования.

Крыло

Крыло самолета стреловидное, малого удлинения, разрезное. Угол стреловидности по 1/4 хорд 27°. Конструкция крыла многолонжеронная. Крыло снабжено закрылками и элеронами.

Оперение

Оперение обычной схемы, состоит из стабилизатора и киля с рулем направления. Имеется подфюзе­ляжный киль.

Шасси

Шасси трехопорное с носовой опорой, убирающееся в фюзеляж, на каждой опоре по одному колесу фирмы «Данлоп».

Силовая установка

Силовая установка состоит из шести ТРД Роллс-Ройс RB.145 взлетной тягой по 1250 кгс, разрабо­танных на базе ТРД RB.108 фирмой «Роллс-Ройс» в сотрудничестве с западногерманской фирмой «Ман-Турбомоторен». Два ТРД, установленные вертикально в средней части фюзеляжа непо­сред­ственно за кабиной перед центром тяжести самолета, предназначены для создания вертикальной тяги; двигатели, установленные в поворачивающихся гондолах на концах крыла (по два в каждой), создают вертикальную и горизонтальную тягу. Диапазон углов поворота гондол двигателей 0–90°. На втором самолете VJ-101C-X2 были установлены ТРД RB.145 с форсажными камерами и взлетной тягой по 1650 кгс. Двигатели, расположенные в фюзеляже, имеют щелевые воздухозаборники, закрывающиеся в крейсерском полете створками.

При проектировании силовой установки большое внимание уделялось разработке конструкции гондол, и особенно их системе поворота, а также конструкции воздухозаборников. Конструкция гондол должна удовлетворять требованиям сверхзвукового полета и обеспечивать максимальный расход воздуха через воздухозаборники на режиме висения. После длительных исследований была принята схема гондолы с подвижной носовой частью, которая вместе с носовым конусом может перемещаться вперед; при этом в максимальном сечении гондолы образуется увеличивающая площадь потоков воздуха к двигателям кольцевая щель, обеспечивающая поступление необходи­мого количества воздуха. Двигатели располагаются один над другим. Между двигателями жестко закреплен полый вал, при вращении которого с помощью гидропривода гондола поворачивается на требуемый угол. Тяги управления двигателями, проводка топливной и гидравлической систем размещены внутри полого вала. Для поворота гондол применены два силовых цилиндра, приво­димых от дублированных гидросистем.

При вертикальном взлете гондолы устанавливаются в вертикальное положение, и все шесть двигателей создают вертикальную тягу. Одновременно с постепенным отклонением гондол в горизонтальное положение тяга подъемных двигателей в фюзеляже уменьшается по мере увеличения горизонтальной скорости постепенно, а после достижения скорости, при которой вес самолета воспринимается крылом, двигатели выключаются. При переходе к вертикальному режиму при посадке процесс работы двигателей повторяется в обратном порядке. При скорости 400 км/ч поднимается створка воздухозаборника сверху фюзеляжа и включаются подъемные ТРД, при скорости 305 км/ч гондолы поворачиваются на 45° и полностью на 90° при скорости 93 км/ч.

При взлете самолета с малым разбегом гондолы в начале разбега находятся в горизонтальном положении, затем поворачиваются, при этом создается вертикальная составляющая тяги, которая складывается с вертикальной тягой двигателей в фюзеляже. На форсированном режиме самолет мог взлетать с нагрузкой до 2000 кг.

По мнению конструкторов, такая система обеспечения вертикального взлета имеет следующие преимущества перед системой с отклонением реактивных сопел, как на СВВП «Харриер»: возмож­ность использования форсажных камер, предназначенных для сверхзвукового полета, на режиме вертикального взлета; экономия веса; исключение потерь тяги, связанных с подводом струи газов к соплам; простота управления самолетом; более простая схема переходного режима. Кроме того, отсутствие маршевых двигателей в фюзеляже и соответствующих им систем облегчает проблему размещения топлива.

Топливная система

Топливо на самолете размещено в фюзеляже в двух баках, примыкающих к отсеку двигателей. Отмечалось, что большой запас топлива будет обеспечивать самолету большую дальность по сравнению с вертикально взлетающими истребителями, разрабатываемыми в соответствии с ТТТ НАТО MBR-3.

Система управления

Система управления, разработанная фирмой «Даути Ротол», включает обычные аэродинамические поверхности управления, используемые в горизонтальном полете, и систему дифференциального изменения тяги двигателей на вертикальных и переходных режимах полета. При вертикальном положении гондол и работе всех двигателей вертикальное перемещение самолета регулируется с помощью обычного рычага управления двигателями. Изменение тяги для продольного и попереч­ного управления достигается перемещением ручки управления. Продольное управление осуществ­ляется дифференциальным изменением тяги двигателей, установленных в фюзеляже и на концах крыла, поперечное управление — дифференциальным изменением тяги правой и левой пар двига­телей, установленных на концах крыла, путевое управление — дифференциальным отклонением (на небольшой угол) правой и левой пар двигателей на концах крыла.

Управление изменением тяги при продольном и поперечном управлении связано с отклонением аэродинамических рулей. При повороте гондол в горизонтальное положение с увеличением горизонтальной скорости управление изменением тяги двигателей плавно переходит на систему управления аэродинамическими поверхностями.

Оборудование

Самолет оснащен автоматической трехканальной системой, обеспечивающей стабилизацию при вертикальном взлете, переходном режиме и в горизонтальном полете. В носовой части установлена штанга для размещения ПВД и датчиков.

ЛТХ:

источники:

• Игорь МИХЕЛЕВИЧ «ПЕРВЫЙ ВЕРТИКАЛЬНО ВЗЛЕТАЮЩИЙ «СВЕРХЗВУКОВИК». О самолете VJ-101 объединения EWR» // Крылья Родины 6-2003 
• http://www.airwar.ru/enc/xplane/vj101.html