Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание - Зигуненко Станислав Николаевич - Страница 51

51

Из катапульты — хоть на луну

Как ускорить взлет самолета, сэкономить десятки, а то и сотни метров разбега по полосе? Над этим вопросом конструкторы стали задумываться еще в начале века, когда попытались устроить аэродром на палубе корабля. Да и на суше ускорители взлета тоже не помешали бы...

И инженеры обратили свои взоры к катапульте. Сама по себе катапульта — устройство весьма старинное: его использовали еще древние греки и римляне. Так они называли метательные машины, бросавшие на сотни метров тяжелые камни при осаде городов-крепостей.

Авиационные инженеры усовершенствовали эту машину, приспособили для своих нужд. И в настоящее время катапульт развелось изрядное количество. Только уж, конечно, сегодня никто не использует в них упругую силу тетивы, свитой из бычьих жил. По принципу использования энергии нынешние катапульты подразделяются на пороховые, гидравлические, пневматические, паровые, электромагнитные...

Схема паровой катапульты: 1 — палуба; 2 — тормозной цилиндр; 3 — паровой цилиндр; 4 — поршень с тормозным конусом; 5 — челнок; 6 — стартовый клапан; 7 — трубопровод; 8 — задержник; 9 — буксирный трос

Наибольшее распространение имеют паровые катапульты. Каждая из них состоит из двух цилиндров с поршнями, жестко соединенными с челноком, выступающим над палубой. Длина цилиндра достигает 70—90 м. После открытия стартового клапана в цилиндры поступает пар высокого давления. Он срывает кольцо задержника и начинает резко двигаться по каналу, увлекая за собой летательный аппарат с помощью буксировочного троса, прикрепленного к челноку. В конце пути челнок останавливается тормозным устройством, буксировочный трос отделяется от самолета, и тот взлетает, поскольку к концу разгона его скорость может достигать 250 км/ч и более.

Кроме самолетов таким же образом можно разгонять и иные летательные аппараты, например крылатые ракеты, беспилотные разведчики и т. д.

Стометровка для магнита

По-своему решают проблему отечественные изобретатели. Сотрудники ЦАГИ имени Н.Е. Жуковского, НТК имени А.М. Микояна и Института высоких температур РАН предлагают перевести работу аэропорта на иные рельсы. В буквальном смысле слова. Вспомним: сегодня железнодорожники всерьез говорят об использовании на вверенном им транспорте электромагнитной подвески. В ее основу положена идея левитации — «подвешивания» подвижного объекта над полотном дороги, когда и объект и дорога суть магниты, одноименными полюсами повернутые навстречу друг другу, в модернизированном варианте эту идею намереваются внедрить на аэродроме. Для разгона и посадки летательных аппаратов предлагается тележка на электромагнитной подушке. «Впрягут» в нее линейный электродвигатель, он же, только уже в режиме генератора, будет тормозить приземлившийся лайнер.

Обкатывают идею на нескольких моделях. Одна — лабораторная — позволила уточнить расчетные режимы левитации при разгоне и торможении, а также отработать систему, позволяющую без промаха опускаться точно на транспортную тележку. (В этом случае собственное шасси летательному аппарату не нужно, что заметно уменьшает взлетный вес и соответственно расход топлива.) Другая модель работает на полигоне. На специальной дорожке-стометровке отрабатываются отдельные узлы прототипа новой аэродромной системы.

Катимся по желобу

Проект Дж. Стари из штата Коннектикут на редкость прост, но весьма оригинален. Для разгона и торможения самолетов изобретатель предлагает использовать помимо тяги двигателей еще и силу тяжести.

Схема аэродрома по проекту Стари

Согласно его замыслу авиалайнеры должны стартовать с крыши 20-этажного здания аэровокзала и разгоняться по наклонной полосе: будто санки с горки. Разумеется, в таком случае летательный аппарат наберет скорость быстрее, чем при горизонтальном старте, и оторвется от взлетной дорожки, пробежав меньшее расстояние. Посадка же производится в обратном направлении— «в горку».

Для более удобного взлета и посадки полоса должна быть внизу широкой, кверху — суживающейся. И ко всему прочему — слегка вогнутой, дабы самолет «поневоле» придерживался ее середины. Крутизна подъема этого своеобразного «желоба» такова, что скорость садящегося лайнера гасится не полностью — в противном случае он может скатиться назад, не добравшись до верха.

А чтобы остановить машину в конце ее пути — на крыше, Дж. Стари предлагает использовать тормозную систему наподобие применяемой на современных авианосцах. С той существенной разницей, что выделяемая в ней энергия не пропадает втуне, но преобразуется в электрическую. Запасенная в аккумуляторах,

она затем используется для заруливания авиалайнеров на стоянку с помощью электротягачей. Так что пилот может выключать двигатели самолета, как только тот коснется полосы.

Если учесть, что «Боинг-747» расходует на рулежку после посадки около 200 л топлива, то уже только за счет его экономии аэродром по проекту Стари сулит немалые выгоды. В целом же эксплуатация крупного аэропорта подобного типа позволит снизить расход горючего примерно на 1,2 млн т в год.

«Выбирайтесь своей колеей...»

Примет ли подобные новшества потребитель? Летчикам не привыкать к перегрузкам, служащие аэродрома получат надбавку за работу в условиях «пересеченной местности». А пассажиры? Захотят ли они летать на самолетах, приземляющихся «в горку»? И как отразится такая посадка на их самочувствии? Опыт эксплуатации аэродромов с полосой на пологом склоне показывает: «отклонения от генеральной линии» — горизонтали — не мешают нормальному функционированию воздушного порта.

Что касается электромагнитной дорожки, то опробовать ее имеет смысл прежде всего на плавучих аэродромах. На авианосцах и авианесущих крейсерах есть все условия для ее размещения и грамотного использования. К тому же пилотов морской авиации особо не удивишь техническими новинками — будь то навигационные системы, обеспечивающие точную посадку на палубу, или «обыкновенные» катапульты и аэрофинишеры.

Как бы там ни было, идти по накатанному пути — то бишь катиться по стандартному аэродрому на привычных колесах — не лучший вариант. Когда чаще всего случаются аварии и катастрофы? При взлете и посадке. Ахиллесова пята богатыря-авиалайнера — шасси. Отказ от него не только существенная экономия взлетного веса, но и повышение безопасности полета: не может выйти из строя то, чего нет. Правда, есть более радикальный выход — не летать вовсе. Но это уже чистой воды фантастика...

Какие нужны «ноги»?

Раз уж разговор зашел о шасси, давайте подумаем: а какие «ноги» вообще нужны самолету? Первые авиаторы отвечали на этот вопрос весьма просто: летом они ставили на самолеты велосипедные колеса, зимой — «переобували» их, ставили на лыжи. Если же самолет вдруг хотели использовать на море, вместо лыж прикрепляли поплавки.

Нынешние авиалайнеры просто так не «переобуешь». Тележки тяжелых самолетов насчитывают порою несколько десятков колес. И поставить такую громадину на лыжи никак нельзя — она попросту не стронется с места. Вот и приходится расчищать для них в зимнее время многокилометровые полосы.

Схема шасси: а — с хвостовой опорой; б — с носовой опорой; в — с носовой и хвостовой опорой; г — велосипедное шасси со вспомогательными опорами под крыльями