Лыжный трамплин (авиация) - Ski-jump (aviation)

Королевский флот Морской лунь взлет с трамплина на палубе HMSНепобедимый в мае 1990 г.

В авиации лыжный трамплин это пандус с загнутыми вверх загнутыми вверх рампами, который позволяет самолету взлетать с взлетно-посадочной полосы, которая короче, чем требуется взлететь рулон. Поднимая самолет вверх, можно добиться отрыва на более низком скорость полета чем требуется для продолжительного полета, позволяя самолету разгоняться до такой скорости в воздухе, а не на взлетно-посадочной полосе. Лыжные трамплины обычно используются для запуска самолетов с авианосцы это отсутствие катапульты.

Считается, что первое использование трамплина произошло во время Вторая мировая война, где к HMS Яростный для облегчения взлета тяжело нагруженных Фейри Барракудас выполнение ударного задания по немецкому линкору Тирпиц. В течение Холодная война В эпоху, концепция была изучена как средство сокращения длины кабины пилота, необходимой для будущих авианосцев, а также для облегчения работы все более тяжелых самолетов в море. В Королевский флот проявил особый интерес к прыжкам с трамплина в 1970-х годах, проведя серию испытаний в сочетании с недавно разработанным Хоукер Сиддли Харриер VSTOL истребителя, прежде чем решить интегрировать эту функцию в свой авианосец следующего поколения, Непобедимый-класс.

Доказав свою эксплуатационную ценность, многочисленные военно-морские службы адаптировали трамплин для своих авианосцев и десантных платформ, а также исследовались возможности его использования на суше. Прыжок с трамплина может использоваться в двух разных подходах, это короткий взлет, но задержка восстановления (СТОБАР ) и самолет с коротким взлетом и вертикальной посадкой (STOVL ); они относятся к эксплуатации обычных самолетов и самолетов VSTOL соответственно. Авианосцы, оборудованные катапультами, в двадцать первом веке стали меньшинством отчасти из-за снижения стоимости и сложности операций по прыжкам с трамплина.

Принцип

Небольшой тайский авианосец испанской постройки HTMS Чакри Наруэбет с трамплином в Южно-Китайское море в апреле 2001 г.

А самолет должен набирать скорость во время длительного взлететь рулон. По мере увеличения скорости движения крылья производят большее количество поднимать. На достаточно высокой скорости подъемная сила превысит вес самолета, и он станет способным к продолжительному полету. Поскольку самолет должен достигать скорости полета, используя только свои собственные двигатели, требуется длинная взлетно-посадочная полоса, чтобы самолет мог набрать скорость. На авианосец, то кабина экипажа настолько короткий, что большинство самолетов не могут достичь скорости полета, не достигнув конца палубы. Поскольку подъемная сила меньше силы тяжести, самолет потеряет высоту после того, как колеса покинут кабину экипажа и, возможно, упадут в море.

Трап для прыжков с трамплина в конце кабины пилота перенаправляет самолет на небольшой угол вверх, преобразовывая часть поступательного движения самолета в положительное. скорость набора высоты. Поскольку самолет все еще движется с недостаточной скоростью для создания достаточной подъемной силы, его скорость набора высоты начнет снижаться, как только он покинет кабину экипажа. Однако запуск с трамплина дал самолету дополнительное время для ускорения.[1] К тому времени, когда его восходящая скорость упадет до нуля, самолет будет двигаться достаточно быстро, чтобы его крылья могли производить достаточную подъемную силу. В этот момент самолет будет в стабильном полете, взлетев с носителя, не опускаясь ни разу ниже высоты кабины экипажа.[2]

Многие современные авианосцы не имеют катапульты, поэтому тяжелые самолеты должны взлетать с использованием собственных двигателей. Лыжные трамплины позволяют взлетать более тяжелым самолетам, чем позволяет горизонтальная палуба. Однако запуски прыжков с трамплина не могут соответствовать полезной нагрузке, обеспечиваемой запусками высокоскоростной катапульты.[3] В то время как самолеты, такие как 18, которые обычно запускаются с катапульты, могут использовать лыжную рампу, это обычно происходит за счет уменьшения емкости для топлива или боеприпасов, что значительно отрицательно сказывается на масштабе миссии.[4]

История

А Фейри Барракуда взлетает с временного трамплина на HMS Яростный в 1944 г. Хорошо видна деревянная опорная конструкция трамплина.

Ранние авианосцы могли запускать самолеты, просто разворачиваясь против ветра и добавляя собственную скорость корабля к воздушной скорости, которую испытывает самолет. Во время Второй мировой войны авианосец стал настолько тяжелым, что вспомогательный взлет стало желательно. Колода катапульты использовались для разгона самолетов до взлетной скорости, особенно при запуске тяжелых самолетов или когда было неудобно менять курс.[5] Первое использование трамплина произошло в 1944 году, когда британский авианосец HMS Яростный нанесли удар по немецкому линкору Тирпиц. Относительно грубый трамплин для прыжков с трамплина был временно установлен на конце кабины экипажа, что помогло тяжелому бомбардировщику. Фейри Барракудас взлететь.[6][7]

В годы после Второй мировой войны преобладающая тенденция к увеличению количества тяжелых самолетов-носителей продолжалась быстрыми темпами, что приводило к опасениям, что в конечном итоге такое увеличение превысит реальные возможности полезной нагрузки любой катапультовой системы. Соответственно, были проведены исследования альтернативных методов помощи при взлете. А NACA Исследование, завершенное в 1952 году, предлагало использовать трамплин, следующий за катапультой самолета, чтобы обеспечить дополнительную помощь вылетающим самолетам.[8][2]

В его 1973 M.Phil. тезис, лейтенант Cdr. D.R. Тейлор Британский Королевский флот предложил использовать трамплин, чтобы помочь Харриер Джамп Джет взлететь.[9] Его конструкция трамплина с изгибом поначалу была встречена скептически, но другие официальные лица одобрили испытания этого предложения.[7] Таким образом, первоначальные испытания с использованием различных углов аппарели проводились при РАЭ Бедфорд; использованный самолет был двухместным демонстратором Harrier G-VTOL.[1][10] Результаты были дополнительно проверены с помощью методов компьютерного моделирования и моделирования.[7] Эти испытания продемонстрировали, что характеристики увеличиваются с увеличением угла прыжка с трамплина, но проектировщики выбрали минимальный угол, якобы причина этого выбора заключалась в том, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на шасси самолета.[11]

В 1970-х годах Королевский флот рассматривал возможность строительства проходной крейсер или легкий авианосец, и решили интегрировать трамплин в проект.[7] Соответственно, Непобедимый-класс авианосцы были построены с трамплинами, что значительно сокращало расстояние, необходимое для взлета «Харриерам», даже когда они были обременены полезной нагрузкой.[11][12] Лыжный трамплин оказался относительно дешевым и простым дополнением к держателям, состоящим из стальной конструкции без каких-либо движущихся частей. К первому носителю типа добавлен трамплин, HMS Invincible, пока она обустраивалась в Барроу; он был установлен под консервативным углом 7º. 30 октября 1980 года летчик-испытатель капитан-лейтенант Дэвид Пул совершил первый прыжок с трамплина при взлете «Харриера» в море.[7] HMS Illustrious также изначально был оборудован пандусом 7 °; тем не мение, HMS Ark Royal, изначально строился с уклоном в 12º, что было определено как оптимальный угол. Два предыдущих корабля были впоследствии модернизированы с аппарелями 12 ° для улучшения летно-технических характеристик самолетов.[7]

An Lockheed Martin F-35 Lightning II взлет с авианосца HMS Queen Elizabeth

После успеха Harrier прыжки с трамплина стали проверенным методом запуска самолетов с кораблей без такой сложности и затрат, как катапульта. Более того, более поздние модели трамплинов отличаются улучшенным дизайном; Было установлено, что даже относительно небольшие выбоины или дефекты на поверхности в остальном абсолютно гладкой были достаточны, чтобы вызвать растрескивание шасси самолета. По этой причине Королевский флот ввел более строгие конструктивные допуски в спецификации рампы для Авианосцы класса Queen Elizabeth.[7] Современный трамплин может быть построен как единая съемная конструкция, размещенная на носовой полетной палубе, а не полностью интегрирована в носовую часть корабля.[7]

Лыжные трамплины были добавлены не только на авианосцы, но и на многочисленные десантные корабли и десантные вертолетные доки, чтобы облегчить работу самолетов STOVL.[7] ПМР класса Хуан Карлос австралийский и испанский также были оснащены трамплинами для облегчения потенциальных операций с STOVL. Несколько необычно то, что ВМС США никогда не использовали лыжные пандусы на своих десантных кораблях, несмотря на то, что они активно использовались самолетами VSTOL, такими как несколько моделей прыжкового реактивного самолета Harrier и Lockheed Martin F-35 Lightning II; Было заявлено, что это связано с их операциями с использованием вертолетов и катеров одновременно.[7]

К началу XXI века большинство действующих авианосцев было оборудовано трапами. В частности, военно-морские силы России, Китая, Индии, Италии и Таиланда имеют авианосцы с аппарелями.[7] После выхода на пенсию Бразильский авианосец Сан-Паулу в течение 2017 года Соединенные Штаты и Франция были единственными двумя странами, которые все еще использовали авианосцы с катапультами.

Авианосные операции

СТОБАР

А Сухой Су-33 запуск из Российский авианосец Адмирал Кузнецов

На коротких взлетах, но задержанных аварийно-спасательных авианосцахСТОБАР ), обычные самолеты запускаются с трамплина. Пилот увеличивает тягу самолета за счет включения форсажных камер, удерживая самолет торможением. Две панели поднимаются с палубы авианосца перед основной стойкой шасси, обеспечивая неподвижность самолета. По команде пилот отпускает тормоз; панели из палубы возвращаются в свои гнезда; и самолет быстро рулит вперед с максимальной тягой. Перевернув лыжную рампу, самолет запускается как вверх, так и вперед.[13][14]

А МиГ-29 спуск через трамплин на Кузнецовавианосец может взлетать со скоростью около 70 узлов (81 миль / ч; 130 км / ч) вместо обычных 140 узлов (160 миль / ч; 260 км / ч) (в зависимости от многих факторов, таких как полная масса).[15]

За исключением Соединенных Штатов и Франции, все военно-морские силы мира, которые в настоящее время используют военно-морские самолеты с неподвижным крылом с авианосцев, используют трамплины для прыжков с трамплина.[16]

STOVL

А Морской лунь запускается из ВМС Индии авианосец INSВираат

Самолет с коротким взлетом и вертикальной посадкой (STOVL ) сделать обычный взлет с катушкой, с выхлопными трубами, настроенными на обеспечение максимальной тяги вперед. Когда самолет приближается к трапу для прыжков с трамплина, выхлопные газы вращаются, чтобы обеспечить подъемную силу, а также тягу вперед. Такой взлет допускает больший взлетный вес, чем горизонтальный запуск без посторонней помощи, потому что трамплин для прыжков с трамплина обеспечивает вертикальный импульс, когда это наиболее необходимо, прямо во время взлета с самой низкой скоростью взлета.[17]

Взлет с трамплина для прыжков с трамплина считается более безопасным, чем взлет с трамплина. Когда Лунь запускает американский LHA, он завершит разбег и начнет полет на высоте 60 футов (18 м) над водой. Это может не иметь положительного скорость набора высоты, особенно если корабль наклонил нос во время разбега. Используя трамплин для прыжков с трамплина, Harrier, безусловно, взлетит с положительной скоростью набора высоты, а его импульс перенесет его на высоту от 150 до 200 футов (от 46 до 61 м) над водой.[16]

В 1988 году отряд морской пехоты США McDonnell Douglas AV-8B Harrier II провели серию летных испытаний на испанском авианосце. Príncipe de Asturias. Было установлено, что условия взлета, при которых будут использоваться все 750 футов (230 м) Тарава класс полетная палуба займет всего 300 футов (91 м) с трамплином Asturias 12 ° для трамплина; это резкое улучшение для корабля без катапульты было описано как «просто поразительное».[16]

Наземные операции

F-14A взлетает с трапа на NAS Pax River во время технико-экономических испытаний.

В начале 1990-х гг. ВВС США исследовали использование трамплинов на суше для взлета с короткого поля; подход рассматривался как «возможное решение проблемы отказа взлетно-посадочной полосы в Европе» во время Холодная война. Было установлено, что при использовании трамплина с углом вылета девять градусов расстояние, необходимое для прыжка с трамплина Макдоннелл Дуглас F / A-18 Hornet к взлету сократится примерно вдвое.[18]

Корабли / занятия с трамплинами

использованная литература

Цитаты

  1. ^ а б Фозард, Джон (4 декабря 1976 г.). "'Прыжок с трамплина "Харриер". Международный рейс. Vol. 110 нет. 3534. С. 1630–1635.. Получено 29 апреля 2017.
  2. ^ а б Рид III, Уилмер Х. (5 ноября 1952 г.). «Анализ влияния криволинейной рампы на взлетные характеристики самолетов с катапультами» (PDF). Национальный консультативный комитет по аэронавтике.
  3. ^ «Проблема авианосцев для прыжков с трамплина». Strike Fighter Consulting Inc. 4 октября 2013 г.
  4. ^ Пабби, Ману (6 февраля 2020 г.). «F / A 18 Super Hornet совместим с индийским авианосцем, скоро испытания трамплина: Boeing». Economictimes.indiatimes.com.
  5. ^ Зеленый 2015, стр. 57.
  6. ^ Браун 2009, стр. 25.
  7. ^ а б c d е ж г час я j k "Лыжные трамплины с авианосца Королевского флота - история". savetheroyalnavy.org. 12 августа 2019.
  8. ^ Stille 2012, стр. 5.
  9. ^ "Лыжня с трамплина" (PDF). 20 ноября 1976 г. с. 1468. Журнал Cite требует | журнал = (Помогите)
  10. ^ Филд, Хью (19 ноября 1977 г.). "Harrier Rampant". Международный рейс. п. 1487. Получено 29 апреля 2017.
  11. ^ а б Хоббс, 2015, стр. 469–472.
  12. ^ Бык 2004, стр. 120.
  13. ^ Гордон 2006, стр. 69.
  14. ^ Хосе-Луис Эрнандо и Родриго Мартинес-Валь (2012). «Несущая пригодность самолетов наземного базирования» (PDF). Международный конгресс авиационных наук.
  15. ^ Гордон 2006, стр. 84.
  16. ^ а б c Nalls, Major, USMC, Art (май – июнь 1990 г.). "Харриер Операция на лыжном трамплине" (PDF). Новости морской авиации. 72 (4): 12–13. Архивировано 4 ноября 2004 года.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт) CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (ссылка на сайт)
  17. ^ Хоббс 2015, стр. 470.
  18. ^ Тернер, Элайджа В. (май 1991 г.). «Полеты самолетов с взлетно-посадочных полос с наклонной рампой (трамплин)» (PDF).

Список используемой литературы

  • Браун, Дж. Д. (2009). Авианосные операции во время Второй мировой войны. Издательство Сифорт. ISBN  9781848320420.
  • Бык, Стивен (2004). Энциклопедия военных технологий и инноваций. Вестпорт, Коннектикут: Greenwood Publishing. ISBN  978-1-57356-557-8.
  • Гордон, Ефим (2006). Микоян МиГ-29. Хинкли, Великобритания: Midland Publications. ISBN  9781857802313.
  • Гордон, Ефим (2006). Сухой Су-27 Фланкер - WarbirdTech Vol 42. Специальная пресса. ISBN  9781580071963.
  • Грин, Майкл (30 апреля 2015 г.). Авианосцы ВМС США. Перо и меч. ISBN  9781473854680.
  • Хоббс, Дэвид (2015). Британский авианосный ударный флот: после 1945 г.. Издательство Военно-морского института. ISBN  9781612519999.
  • Стилле, Марк (2012). Авианосцы ВМС США 1922-45: довоенные классы. Bloomsbury Publishing. ISBN  9781780968094.

внешняя ссылка