Летательные аппараты нетрадиционных схем

Конвертопланы — это летательные аппараты, способные осуществлять вертикальные взлет и посадку (как это делают вертолеты) и длительный высокоскоростной горизонтальный полет, характерный для обычных самолетов. Так как летательные аппараты этого типа не являются в полной мере ни вертолетами, ни самолетами, это сказывается и на их облике. В результате конфигурация таких летательных аппаратов может принимать самый неожиданный вид. Кроме того, так как летательные аппараты этого типа характеризуются двумя резко различающимися режимами полета, при их проектировании приходится постоянно идти на компромиссные решения.

Мечты о создании аппарата, способного совершать взлет и посадку вертикально, а также выполнять скоростной горизонтальный полет, имеют столь же долгую историю, как и мечты о полетах вообще. Вертолет, концепцию которого Леонардо да Винчи предложил около 1500 г., не является в чистом виде конвертопланом — воздушный винт его вертолета создает всю подъемную силу как в горизонтальном, так и в вертикальном полете. Достаточно эффективные конвертопланы появились лишь в последнее время, когда разработка газотурбинных двигателей достигла такого уровня, что оказалось возможным создавать летательные аппараты с тягой силовой установки, превышающей массу самого аппарата. Это позволяет обеспечивать вертикальный взлет только за счет использования тяги двигателя.

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ПРИ НУЛЕВОЙ ВОЗДУШНОЙ СКОРОСТИ

Все конвертопланы сталкиваются со специфической проблемой управляемости, которая не является характерной для самолетов. На самолетах, движущихся с достаточно высокой поступательной скоростью, традиционные органы управления типа элеронов, рулей направления и рулей высоты находятся в воздушном потоке; реакция воздушного потока на отклонение этих органов управления обеспечивает управляющие силы, которые изменяют положение самолета в пространстве. На конвертопланах использование таких органов управления полетом возможно лишь на режиме горизонтального (поступательного) полета, но* они оказываются бесполезными на режимах вертикального взлета и посадки, а также висения (так как на этих режимах набегающий поток отсутствует).

Поэтому конвертопланы должны располагать второй системой управления, эффективной при малых или нулевых значениях воздушной скорости. В зависимости от схемы и силовой установки летательного аппарата такую роль может выполнять: а) струйная (реактивная) система управления, в которую входят установленные на законцовках крыла и в других точках летательного аппарата сопла и быстродействующие клапаны; б) система управления вектором тяги, состоящая из нескольких воздушных винтов для создания и непосредственного управления подъемной силой; в) поверхности управления, расположенные в спутном следе основных воздушных винтов или турбин.

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ КОНВЕРТОПЛАНОВ

Конвертопланы по своей схеме можно условно подразделить на два основных класса, каждый из которых характеризуется специфическими для него проблемами передачи и преобразования тяги, развиваемой силовой установкой. Все описанные в данной главе летательные аппараты демонстрируют техническую реализуемость заложенных в них идей, но большинство из них ввиду недостаточного совершенства и высокой стоимости не достигли стадии серийного производства и широкой эксплуатации.

Конвертопланы с горизонтальным положением аппарата на взлетно-посадочных режимах

Эти аппараты остаются в горизонтальном положении как на взлетно-посадочных режимах, так и на режиме горизонтального полета. В этих конвертопланах для осуществления переходных режимов типа взлета используется тяга воздушных винтов, вентиляторов или реактивных двигателей, после чего производится изменение направления вектора тяги таким образом, что аппарат начинает выполнять обычный горизонтальный полет. На режиме горизонтального полета необходимая для движения аппарата подъемная сила обыкновенно создается за счет обтекания потоком довольно традиционных крыльев. В некоторых из летательных аппаратов этого класса устройства создания тяги отклоняются на небольшой угол для обеспечения горизонтального полета; в этом положении они также создают значительную часть подъемной силы.

Конвертопланы с вертикальным положением аппарата на взлетно-посадочных режимах

К этому классу аппаратов относятся конвертопланы, которые взлетают и садятся в вертикальном положении, а для перехода к горизонтальному полету совершают поворот на 90°. Аппаратам этого класса присущи принципиальные недостатки, делающие их непригодными для коммерческого применения. Было построено всего несколько аппаратов этого типа; как правило, это одноместные военные аппараты типа самолетов-истребителей либо чисто экспериментальные образцы.