Ett vertikalt start- och landningsflygplan ( VTOL ; eng. VTOL, Vertical Take-Off and Landing ) är ett flygplan som kan starta och landa med noll horisontell hastighet med hjälp av vertikal motorkraft .
Den grundläggande skillnaden mellan VTOL-flygplan och olika rotorplan är att i det horisontella flygläget vid marschfart, som ett konventionellt flygplan, skapar den fasta vingen lyft .
FAA definierar ett VTOL-flygplan som "tyngre-än-luft-flygplan med förmåga att vertikalt starta och landa, låghastighetsflygning, som, i de angivna lägena, använder enheter för att skapa lyftkraft, driven av motorn eller direkt motorkraft: och i nivåflygläget använder den fasta vingar eller vingar. Det finns dock olika tillvägagångssätt för klassificeringen av VTOL-flygplan och tilldelningen av olika flygplan till denna grupp.
Konventionellt (baserat på principen om att skapa lyft i vertikala lägen) kan befintliga VTOL-flygplan delas in i enheter som använder energin från en jetmotorgasjet (till exempel McDonnell Douglas AV-8 Harrier II , Yak-38 ) - och andra enheter som använder vertikala lufttryckskruvar av olika design och deras layout - skruv VTOL-flygplan ( lufthybrider ), konvertiplan (till exempel Bell V-22 Osprey ).
Den 5:e generationen F-35 B stridsbombplan är utrustad med en separat motor för vertikal start och landning.
Flygkroppens läge under start och landning.
Utvecklingen av VVP-flygplan började för första gången 1909 av den ryske ingenjören Boris Grigoryevich Lutsky . Idén implementerades i hans första flygplan . På 1950 -talet, när den lämpliga tekniska nivån för turbojet- och turbopropmotorkonstruktion nåddes , orsakade detta ett utbrett intresse för flygplan av denna typ, både bland potentiella militära användare och hos designbyråer . En betydande drivkraft till förmån för utvecklingen av VTOL-flygplan var den utbredda användningen i flygvapnen i olika länder av höghastighets jetjaktplan med höga start- och landningshastigheter. Sådana stridsflygplan krävde långa asfalterade landningsbanor : det var uppenbart att i händelse av storskaliga fientligheter skulle en betydande del av dessa flygfält, särskilt de i frontlinjen, snabbt inaktiveras av fienden. Militära kunder var alltså intresserade av flygplan som lyfter och landar vertikalt på vilket litet område som helst, det vill säga praktiskt taget oberoende av flygfält. Till stor del, på grund av sådant intresse från representanter för armén och flottan för de ledande världsmakterna, skapades dussintals experimentflygplan av olika system. De flesta av strukturerna gjordes i 1-2 exemplar, som i regel råkade ut för olyckor redan under de första testerna, och ytterligare forskning utfördes inte på dem. NATO :s tekniska kommission , som i juni 1961 tillkännagav kraven för en VTOL -jaktbombplan , gav därmed fart på utvecklingen av överljudsflygplan av BNP i västländer. Man antog att Nato-länderna på 1960- och 70 -talen skulle behöva cirka 5 000 sådana flygplan, varav det första skulle komma i tjänst redan 1967. Prognosen för ett så stort antal produkter orsakade uppkomsten av sex projekt av flygplan VVP:
Efter att alla projekt hade godkänts skulle en tävling hållas , där man av alla föreslagna fick välja det bästa projektet att starta i massproduktion , men redan innan projekten lämnades in för tävlingen blev det klart att det inte kommer att ske. Det visade sig att varje stat har sitt eget, olika koncept för framtidens flygplan och kommer inte att gå med på monopolet för ett företag eller grupp av företag. Till exempel stödde den brittiska militären inte sina egna företag, utan det franska projektet, FRG stödde Lockheed-projektet och så vidare. Den sista droppen var dock beskedet från Frankrike , som tillkännagav att man, oavsett resultatet av tävlingen, skulle arbeta med sitt flygplansprojekt Mirage III V.
Politiska, tekniska och taktiska problem påverkade förändringen av konceptet för Natokommissionen, som utvecklade nya krav. Skapandet av flerfunktionsflygplan började. I denna situation lämnade endast två av de inlämnade designerna det preliminära designstadiet: Mirage III V, finansierad av den franska regeringen, och VJ-101C, finansierad av västtysk industri. Dessa flygplan tillverkades i 3 respektive 2 exemplar och testades (4 av dem dog i olyckor) fram till 1966 och 1971. År 1971, på order av US Naval Aviation Command , började arbetet med det tredje överljudsflygplanet VVP i västländer - amerikanska XFV-12A .
Som ett resultat användes endast den skapade och producerade VTOL Sea Harrier aktivt och framgångsrikt, inkl. under Falklandskriget . En modern VTOL-utveckling är den amerikanska F-35 , en femte generationens jaktplan. I utvecklingen av F-35 som ett VTOL-flygplan använde Lockheed Martin ett antal tekniska lösningar som implementerades i Yak-141 .
Yak-36 var det första sovjetiska VTOL-flygplanet . Dess utveckling har utförts på Yakovlev Design Bureau sedan 1960 under ledning av S. G. Mordovin. Under testerna byggdes och testades först det flygande stativet " Turbolet ", på vilket vertikala flyglägen utarbetades. De ledande testpiloterna under Yak-36-programmet var Yu. A. Garnaev och V. G. Mukhin. Den 24 mars 1966 utförde piloten Mukhin den första flygningen med vertikal start, övergång till horisontell flygning och vertikal landning. 1967 , under demonstrationsflygningar över Domodedovo-flygfältet nära Moskva , visades tre supersoniska STOL-flygplan (kort start och landning): mönster av A. I. Mikoyan (MiG-23PD), P. O. Sukhoi (T-58VD och T-6-1) och ett VTOL-flygplan designat av A. S. Yakovlev - Yak-36 . Dess vidareutveckling var Yak-38 , följt av Yak-141 och projektet med dess modifiering Yak-43 . På 1990-talet utvecklades flygplansprojektet Yak-201 .
Historien om utvecklingen av VVP-flygplan visar att de hittills nästan uteslutande har skapats för militärflyg . Fördelarna med VTOL-flygplan för militär användning är uppenbara. Flygplanet av BNP kan baseras på platser, vars dimensioner inte är mycket större än dess dimensioner . Utöver möjligheten att lyfta och landa vertikalt har VTOL-flygplan ytterligare fördelar, nämligen förmågan att sväva, vända i denna position och flyga i sidled, beroende på vilket framdrivningssystem och styrsystem som används. I förhållande till andra vertikalt startande flygplan (till exempel helikoptrar ) har VTOL-flygplan ojämförligt högre, upp till överljudshastigheter ( Yak-141 ) och i allmänhet fördelarna med flygplan med fast vingar. Allt detta ledde till entusiasmen för idén om ett vertikalt startande flygplan, en slags "VTOL-boom" inom teknik- och design- och flygfälten i allmänhet på 1960- och 1970-talen.
En bred distribution av denna typ av fordon förutspåddes, många projekt av militära och civila, strids-, transport- och passagerarflygplan av VTOL av olika konstruktioner föreslogs (ett typiskt exempel på VTOL passagerarlinjeprojekt för 70-talet är Hawker Siddeley HS-141 ) .
Men nackdelarna med VTOL-flygplan visade sig också vara betydande. Att lotsa denna typ av maskin är mycket svårt för en pilot och kräver att han är mycket skicklig i pilotteknik. Detta påverkar särskilt svävnings- och övergångslägen under flygning - vid övergångsögonblicken från svävande till planflygning och vice versa. I själva verket måste piloten på ett jet-VTOL-flygplan överföra lyftkraften och följaktligen maskinens vikt - från vingen till de vertikala gasstrålarna eller vice versa.
Denna egenskap hos pilottekniken innebär komplexa utmaningar för VTOL-piloten. Dessutom, i svävande och transienta lägen, är VTOL:er i allmänhet instabila, utsatta för sidglidning, en stor fara i dessa ögonblick är ett möjligt fel på lyftmotorer (ett sådant fel orsakade ofta olyckor i seriella och experimentella VTOLs). Nackdelarna inkluderar också den betydligt lägre nyttolasten och flygräckvidden för VTOL-flygplanen jämfört med konventionella flygplan, den höga bränsleförbrukningen i vertikala flyglägen, den övergripande komplexiteten och höga kostnaderna för VTOL-flygplanets struktur, och förstörelsen av banytor med heta gasavgasmotorer.
Dessa faktorer, såväl som en kraftig ökning av världsmarknadspriserna för olja (och följaktligen flygbränsle) på 70-talet ledde till det praktiska upphörandet av utvecklingen inom området för passagerar- och transportjet VTOL-flygplan.
Av de många föreslagna VTOL-jettransportprojekten var endast ett Dornier Do 31 - flygplan praktiskt taget färdigt och testat , men denna maskin serietillverkades inte heller. Baserat på det föregående är utsikterna för omfattande utveckling och massanvändning av jet VTOL-flygplan mycket tveksamma. Samtidigt finns det en modern designtrend mot att gå bort från det traditionella jetplanet till förmån för VTOL-flygplan med en propellergrupp (oftare tiltrotorplan): i synnerhet inkluderar dessa maskiner den för närvarande masstillverkade Bell V-22 Osprey and the Bell utvecklade på sin basis .
| Flygplan | |
|---|---|
| Planerare | |
| Rotary-vingad | |
| Aerostatisk | |
| Aerodynamisk | |
| Raketdynamik | |
| Övrig | |