Первые поднявшиеся в воздух самолеты имели схему «утка». Примечательно, что в конструкции первого ракетоплана (планера с ракетным двигателем) также была применена данная схема. Создателями этого летательного аппарата были М. Валье, Ф. Зендер и Ф. фон Опель (Германия). Установка в хвостовой части фюзеляжа твердотопливных ракетных двигателей заставила конструкторов отказаться от обычной аэродинамической компоновки. В качестве альтернативы при создании ракетоплана предлагались схемы «бесхвостка» и «утка». В результате опытов с летающими моделями было установлено, что последняя из указанных схем обеспечивает большую продольную устойчивость. После выгорания топлива балансировочный груз мог быть перемещен назад или сброшен. Испытания ракетоплана проводились в июне 1928 г. (летчик-испытатель Ф. Штамер). В третьем полете продолжительностью около одной минуты была достигнута дальность 1,5 км. Однако четвертый полет едва не закончился катастрофой. Взлет производился по-планерному, с помощью амортизатора. Через две секунды после воспламенения горючего, когда аппарат был уже в воздухе, двигатель взорвался и планер загорелся. Благодаря быстрому снижению летчику удалось сбить пламя и благополучно приземлиться, но в момент посадки замкнулись провода электрозапала, изоляция которых обгорела, и воспламенился заряд второй ракеты. Пожар удалось потушить, пилот не пострадал, но дальнейшие испытания не проводились. В том же 1928 г. немецкая авиационная фирма «Рааб-Катценштейн» по заказу Ф. фон Опеля построила еще один самолет схемы «утка», предназначенный для полетов с ракетным двигателем. Однако испытания ограничились рядом полетов с обычным поршневым мотором. В 1950-е годы авиация стала сверхзвуковой. Как отмечалось в предыдущей главе, при создании первых сверхзвуковых самолетов часто применялась схема «бесхвостка», позволявшая получить меньшее балансировочное сопротивление при М>1 по сравнению с классической схемой. Как показали аэродинамические исследования, еще большие преимущества при проектировании самолетов со сверхзвуковой крейсерской скоростью полетов обещало применение схемы «утка». Расположенная перед крылом горизонтальная поверхность создавала дополнительную подъемную силу, которая компенсировала перемещение центра давления крыла назад при скоростях, больших МкРит. Это уменьшало балансировочное сопротивление (Хбал), делало более стабильными характеристики устойчивости и управляемости. Первый самолет с турбореактивным двигателем и размещенной впереди дополнительной горизонтальной поверхностью был построен в 1955 г. французской фирмой Нор Авиасьон. Самолет, получивший обозначение «Гриффон», имел треугольное крыло. Переднее крылышко, также треугольной формы, было установлено вблизи основного крыла, выше его (рис. 1).




Оно было сделано неподвижным и выполняло две основные функции — на малых скоростях полета действовало как щелевой предкрылок, а на сверхзвуковой скорости служило для уменьшения перемещения аэродинамического фокуса. Управление осуществлялось, как на «бесхвостке»,— элевонами на крыле и рулем направления. Второй опытный экземпляр — «Гриффон» (1957 г.) — был снабжен силовой установкой, представляющей собой комбинацию турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Была достигнута рекордная скорость — 2330 км/ч. Однако ввиду сложностей, связанных с применением турбопрямоточного двигателя, в начале 60-х годов программа была прекращена. В 50-е годы в США велась разработка сверхзвукового стратегического бомбардировщика, предназначенного для замены самолета В-52. Одним из претендентов на эту роль был проектируемый фирмой Норт Америкен самолет В-70 «Валькирия», рассчитанный на полет с М=3. В связи с появлением самолета В-58 программа серийного производства В-70 была аннулирована, но решено было построить два опытных образца без боевых подсистем, предназначенных для проведения исследований по созданию пассажирского сверхзвукового самолета. Первый ХВ-70 был изготовлен в 1964 г. (рис. 2).




Самолет имел тонкое треугольное крыло с углом стреловидности по передней кромке 65,5° и переднее горизонтальное крылышко трапециевидной формы. Он был снабжен шестью турбореактивными двигателями, его взлетный вес превышал 200 тс. ПГО «Валькирии» в крейсерском полете служило для уменьшения Хвал, в отличие от «Гриффона» оно было сделано поворотным, обеспечивая оптимальное положение фокуса в зависимости от числа М. Одновременно эта поверхность являлась и средством взлетно-посадочной механизации. Снабженная отклоняемыми вниз закрылками и расположенная на значительном расстоянии от центра масс самолета, она эффективно компенсировала момент, возникающий при отклонении посадочных закрылков на крыле (на ХВ-70 их роль выполняли зависающие элевоны). Конструкция ХВ-70 отличалась значительной новизной. Компоновка воздухозаборников под крылом позволяла использовать скачки уплотнения для создания дополнительной подъемной силы. Для улучшения путевой устойчивости самолета на большой высоте концы крыла могли отклоняться вниз, образуя дополнительное вертикальное оперение. В связи с большим кинетическим нагревом при длительном полете с М=3, конструкция планера была изготовлена из сплавов титана и термостойких сталей. Кабина самолета была снабжена индивидуальными спасательными капсулами. Второй из построенных ХВ-70 разбился при столкновении в воздухе с сопровождающим его истребителем. Испытания первого экземпляра продолжались до 1969 г. Первым реактивным самолетом схемы «утка», производящимся серийно, стал шведский сверхзвуковой истребитель SAAB AJ-37 «Вигген» (рис. 3).




В связи с географическими особенностями Швеции (сильно пересеченная местность с малым количеством районов, пригодных для создания длинных взлетно-посадочных полос) одним из основных требований при создании самолета было требование возможности взлета и посадки на предельно коротких дистанциях, а также взлета с автострад. Этого удалось добиться путем применения схемы с передним горизонтальным оперением большой площади, создающим значительную подъемную силу. На «Виггене» горизонтальное оперение установлено в непосредственной близости от передней кромки крыла, несколько выше ее. По сообщениям зарубежной печати, такая компоновка обеспечивает благоприятное взаимодействие между вихрями, образующимися в полете над горизонтальными поверхностями, и способствует улучшению несущих свойств крыла и повышению эффективности вертикального оперения. На крыле расположены элевоны, переднее горизонтальное оперение снабжено закрылками для увеличения подъемной силы при взлете и посадке. Испытания AJ-37 начались в 1967 г. Полеты показали, что выбор аэродинамической компоновки оказался удачным. Диапазон скоростей «Виггена» выше, чем у большинства других сверхзвуковых истребителей, а дистанция взлета и посадки не превышает 500 м. С 1971 г. «Вигген» состоит на вооружении ВВС Швеции. Построено 329 самолетов. Как известно, в настоящее время очень большое внимание уделяется характеристикам маневренности боевых самолетов. Значительные перспективы в деле повышения маневренности обещает применение близкорасположенного к крылу ПГО, расширяющего диапазон летных углов атаки, в сочетании с принципом статически неустойчивого самолета. Работы над такими конструкциями начались на рубеже 70—80-х годов, вскоре после появления в США истребителя F-16 с системой искусственной устойчивости. Успешные испытания экспериментальных самолетов с ПГО позволили приступить к созданию новых боевых образцов самолетов схемы «утка». В 1986—1987 гг. совершили первые полеты три опытных самолета этого типа — французский «Рафаил», израильский «Лави» и шведский «Грипен». Двухдвигательный самолет Дассо-Бреге «Рафаил» (рис. 4) предназначен для замены стоящих на вооружении ВВС и ВМС Франции самолетов «Ягуар» и «Крусейдер».




Он снабжен поворотным передним горизонтальным оперением, имеет трапециевидное крыло больших, чем у «Миража», площади и размаха. Передняя кромка крыла имеет переменную стреловидность. Воздухозаборники двигателей расположены в нижней части фюзеляжа и обеспечивают устойчивую работу силовой установки на больших углах атаки. 35% конструкции планера выполнено из композиционных материалов, в том числе большая часть крыла, вертикальный киль, ПГО, створки шасси. Самолет оборудован цифровой системой активного управления, обеспечивающей эксплуатацию статически неустойчивого аппарата. В состав пилотажно-навигационного оборудования входит речевая система предупреждения летчика. Серийный вариант «Рафаил» В должен иметь меньшие габаритные размеры и меньшую массу. В случае принятия решения о серийном производства предполагается изготовить около 330 самолетов. IAI «Лави» (рис. 5)—легкий однодвигательный штурмовик, спроектирован для замены самолетов А-4 и «Кфир».




Внешне этот самолет напоминает истребитель F-16, у которого горизонтальное оперение перенесено вперед. ПГО — цельноповоротное, статически неустойчивый самолет оборудован системой активного управления. Стоимость «Лави» значительно превосходила расчетную и было решено не начинать его серийный выпуск.. Многоцелевой однодвигательный самолет JAS-39 «Грипен» (рис. 6) представляет собой развитие самолета «Вигген». «Грипен» отличается меньшими размерами и меньшей взлетной массой при лучших летных характеристиках. Этому способствовало применение композиционных материалов (их доля в конструкции планера — около 30%). Самолет снабжен системой искусственной устойчивости.




Для повышения маневренности крыло оснащено предкрылками, переднее горизонтальное оперение — цельноповоротное. Общая потребность в этом самолете, который должен заменить шведские истребители «Дракен» и «Вигген», оценивается числом 400 экземпляров. Интерес к реактивным самолетам схемы «утка» проявляет и английская авиапромышленность. В 1986 г. в Англии построен двухдвигательный самолет ЕАР (рис. 7), в создании которого принимала участие итальянская фирма Аэриталия. По конструкции, размерам и весовым характеристикам ЕАР имеет много общего с французским «Рафаилом». Однако, как отмечается в печати, этот самолет имеет чисто экспериментальное назначение.




Новые перспективы применения схемы «утка» в авиации открываются в связи с работами по созданию самолетов с крылом обратной стреловидности (концы крыла отклонены вперед), развернувшимися в настоящее время в США и некоторых других странах. Первые опыты по применению крыла обратной стреловидности проводились еще в 20—30-е годы. Они были связаны с задачей обеспечения продольной балансировки летательных аппаратов схемы «бесхвостка». В 40-е годы, когда на полеты скоростных самолетов начала оказывать влияние сжимаемость воздуха, имели место попытки использовать крыло обратной стреловидности для уменьшения волнового сопротивления. Такая форма позволяла увеличить критическое число Маха и одновременно избежать срыва потока с концов крыла, характерного для обычного стреловидного крыла. Крыло обратной стреловидности применялось на реактивном бомбардировщике классической схемы Ju-287 (Германия, 1944 г.), в проектах винтомоторного истребителя Норт Америкен RD-1410 (США, 1946 г.) и реакторного бомбардировщика-«бесхвостки» Конвэр ХВ-53 (США, 1948 г.). Однако, как выяснилось, применение такого крыла требует обеспечения очень высокой жесткости его конструкции, так как действие скоростного напора вызывает увеличение угла атаки концов крыла, что, в свою очередь, еще больше усиливает крутку. С увеличением угла стреловидности этот эффект резко возрастал. При существовавших в те годы конструкционных материалах достаточной жесткости крыла можно было добиться только значительным увеличением его массы. В настоящее время появились композиционные материалы, позволяющие создать чрезвычайно жесткую и в то же время легкую конструкцию. В связи с этим конструкторы вновь вспомнили о преимуществах крыла обратной стреловидности. Как показали исследования, наилучшие результаты были получены при сочетании крыла обратной стреловидности и схемы «утка». Вихрь, сходящий с переднего горизонтального оперения, расположенного вблизи крыла, задерживает срыв потока в корневой части крыла, препятствует распространению зоны срыва от корневой части к концам основной несущей плоскости. Аэродинамические продувки позволили установить, что данная компоновка помимо улучшения срывных характеристик способствует уменьшению волнового сопротивления на трансзвуковых скоростях полета примерно на 20%. С декабря 1984 г. в США испытывается экспериментальный самолет Х-29А с крылом обратной стреловидности и переднерасположенным горизонтальным оперением (рис. 8).




Он спроектирован фирмой Грумман. Крыло, установленное под углом —30°, имеет тонкий сверхкритический профиль и обшивку из композиционных материалов. Трапециевидное переднее горизонтальное оперение может изменять угол установки в диапазоне 60° и служит для продольного управления. Его площадь составляет 20% площади крыла. Самолет отличается большой степенью продольной статической неустойчивости и оснащен триплексной электродистанционной системой управления, которая должна осуществлять согласованное отклонение горизонтального оперения, щитков и зависающих элеронов. В процессе испытаний возник ряд проблем, связанных с пилотированием самолета, в частности сложность выдерживания строя в полете с самолетами сопровождения. Поэтому второй Х-29А будет иметь несколько измененную конструкцию. Отмечается также, что он будет снабжен противоштопорным парашютом для испытаний на больших углах атаки. Схема «утка» была использована при создании экспериментального сверхзвукового самолета вертикального взлета и посадки американской фирмы Рокуэлл XFV-12A (рис. 9).




Вдоль размаха обеих несущих поверхностей самолета располагались открывающиеся на взлетно-посадочных режимах полета профилированные щели, в которые поступал воздух от двигателя и дополнительно эжектировался окружающий воздух. Испытания самолета (на привязи) выявили ряд трудноустранимых недостатков системы взлета и посадки, и дальнейшие работы не велись. С момента создания первого самолета схема «утка» (1903 г.) в различных странах мира (СССР, США, Англии, Франции, Германии, Италии, Швеции и Японии) было построено около 30 типов таких летательных аппаратов. Анализ работ в этой области позволяет выделить два периода и ряд подпериодов в развитии самолетов схемы «утка», отличающихся качественными изменениями в конструкции и характеристиках летательных аппаратов, а также их различным целевым назначением. Самолеты схемы «утка» пока не получили широкого распространения в авиации. Однако они сыграли заметную роль в становлении и развитии самолетостроения. Нельзя забывать, что именно эта схема была применена в конструкции многих «первых»— первого в мире успешно летавшего самолета (1903 г.); первого поднявшегося в воздух гидросамолета (1910 г.); первого ракетоплана (1928 г.); первого мускулолета, совершившего маневр в воздухе (1977 г.); первого самолета, использующего для полета энергию Солнца (1980 г.); первого самолета, облетевшего земной шар без посадки. Такие конструктивные особенности, характерные для самолетов схемы «утка», как трехколесное шасси с носовым колесом, стреловидное крыло, цельноповоротное горизонтальное оперение впоследствии нашли широкое применение в реактивной авиации. Достижения науки и техники последних лет — выявление благоприятного влияния близкорасположенного переднего горизонтального оперения на аэродинамические свойства крыла, создание систем искусственной устойчивости и т. п.— позволяют значительно улучшить маневренность и взлетно-посадочные характеристики самолетов схемы «утка», открывают новые перспективы развития летательных аппаратов этой схемы.Еще предлагаем узнать где лучше недорого купить вышиванку. Вышиванку с Закарпатья надо покупать только в нашем интернет магазине.