飞机的心脏：飞机发动机和技术解决方案能够将有前途的俄罗斯 VTOL 飞机提升到一个新的水平
文章 垂直起飞：战斗航空的死胡同或未来 考虑了归因于垂直起降飞机 (VTOL) 的真实和感知缺陷。
可以看出，随着新一代垂直起降飞机的出现，其特性越来越接近于具有可比重量和尺寸特性的“经典”战斗机。 如果说 Yak-38 在飞行和技术特性（LTH）上明显不如 MiG-21bis 和 MiG-23ML，那么 Yak-141 和 MiG-29 的 LTH 之间的差异就不再那么显着，而在某些参数中，Yak-141 甚至获胜。 如果说美系F-35，包括“经典”的F-35A、垂直起降F-35B和航母版F-35C，那么它们的特性已经相当可比了。
当他们谈到 VTOL 飞机的小范围分布时，他们忘记了这项技术本身要复杂得多——不是每个国家都能处理的。 例如，尽管相当发达，但倾斜旋翼机仍然很少普及，甚至在我们国家都没有。 航空 行业，而很少有人怀疑直升飞机的效率和前景。 对于 VTOL 飞机，情况类似——如果没有技术基础，就很难建造它们。 事实上，XNUMX世纪只有美国能做到这一点。
欧洲国家在战斗机的建造上普遍逐渐失去竞争力，它们的开发极其耗时且资金成本高。 例如，如果我们谈论瑞典，那么在他们的“Grippen”中有一个基于 F/A-404 Hornet 的美国通用电气 F18 发动机的涡轮喷气发动机（TRD），也就是说，瑞典人自己无法制造发动机即使是经典飞机，这里真的要谈一下VTOL飞机。 英国失去了制造垂直起降飞机的能力，放弃了下一代垂直起降“鹞”的研制，转而使用美国的 F-35B。 法国只是在朝这个方向进行试验。
中华人民共和国也是一样，他们有很多东西正在开发和生产，但飞机发动机无论如何都行不通——在推力和涡轮喷气发动机资源方面存在严重滞后。 但为 VTOL 飞机制造发动机则更加困难。 可以假设，中国的发动机制造行业一旦解决了问题，就会密切关注垂直起降飞机的话题。
根据中美媒体的消息，中国加强了歼18垂直起降飞机（“歼18”，根据北约分类“红鹰”）的研制工作。 VTOL 滑翔机应使用减少信号的技术制造，射程约为 2 公里，J-000 上将安装一个带有有源相控天线阵列（AFAR）的雷达站（雷达）。
中国从 60 世纪 1994 年代开始尝试研制 VTOL 飞机，为此甚至从英国的收藏家那里购买了一架退役的鹞式飞机。 141 年，据称出于相同目的购买了俄罗斯 VTOL Yak-2025。 据推测，中国 VTOL 飞机可能会在 XNUMX 年出现。
在为他们制造垂直起降飞机和涡轮喷气发动机方面，俄罗斯得到了苏联的积压，其他国家只能羡慕。 尽管已经过去了很多时间，但可以而且应该使用这种储备。
苏联是能够制造 VTOL 飞机系列样品的两个国家之一，而 Yak-141 正是在苏联制造的——这台机器比当时领先了几十年。
飞机的大部分飞行特性依赖于它的核心是涡轮喷气发动机。 不难追溯逻辑链——随着涡轮喷气发动机的比功率和最大功率的增加，VTOL飞机参数越来越接近“经典”飞机的参数。
要制造俄罗斯 VTOL 飞机，首先，您需要为其制造合适的发动机。
VTOL 飞机发动机
有两种方法。
第一个是基于有前途的产品 30 涡轮喷气发动机为有前途的 VTOL 飞机制造飞机发动机 - 用于 Su-57 的第二级发动机，该发动机正在长时间拖延。 很难说这有多现实，因为产品30涡喷发动机的特性是归类的，所以目前还没有关于这款发动机是否可以配备旋转喷管的信息，这与传统的可控推力喷管有很大不同矢量 (VVT)。
为VTOL飞机配备起重电机不是一种选择——这是上世纪的技术，即必须从产品30开始为风扇提供取力器。 而这在原理上是否可以在这种涡轮喷气发动机上实现还不得而知。
使用涡轮喷气发动机进行垂直起降会在 VTOL 飞机的运行过程中产生问题，因为热喷射流会破坏跑道（跑道）
然而，还有另一种可能性——曾有一次 Yak-141 飞机的发动机表现出突出的特性，并在此基础上继续开发有前途的涡轮喷气发动机，文章中对此进行了描述。 苏联遗产：基于产品 79 的第五代涡轮喷气发动机.
很有前途的俄罗斯 VTOL 飞机的核心可能是由联盟 AMNTK 开发的 R579-300 涡轮喷气发动机。
AMNTK“联盟号”开发的TRD R579-300
TRD R579-300
为什么是涡轮喷气发动机 R579-300？
据制造商称，这款飞机发动机可以自信地归于第五代飞机发动机，高性能是通过使用有效的设计解决方案来实现的，而不是通过使用复杂的技术操作和材料，其开发由我们的行业可能会延迟开发和批量生产有前途的涡轮喷气发动机。
开发商的网站包含一个表格，其中列出了各种版本的 R579-300 涡轮喷气发动机的特性，包括最大加力推力高达 21-23 千公斤力的 VTOL 飞机的选项。
为各种飞机实施涡轮喷气发动机 R579-300 的选项
涡轮喷气发动机 R579-300 有两个特点，使其成为很有前途的俄罗斯 VTOL 飞机的极有前途的解决方案。
首先是能够在涡轮喷气发动机轴上连接超过 40 MW 的负载。
第二个是自适应旁路比和可调压缩比。
在涡轮喷气发动机轴上连接负载的能力允许在其上放置一个提升风扇，类似于在 F-35B 中的实现方式。 升力风扇不仅消除了对重型和燃料密集型辅助升力电机的需求，而且还减少了跑道上的热负荷。
此外，很有可能，二十一世纪战斗机作战稳定性的基础将是有前途的机载自卫系统，包括 用于机载自卫的激光系统 和电子战（EW）手段。 增加 AFAR 雷达的功率还需要机载强大的电源。 这可以是涡轮喷气发动机轴上的发电机。
在德国开发的容量为 1 兆瓦、功率密度为 20 千瓦/千克的超导同步飞机发动机原型——考虑到同步电机的可逆性，基于该技术的紧凑型发电机具有最小尺寸并且可以创造高效率。 照片：Demaco.nl
可调节的旁通比将提供同样的机会，即使不是很大的机会，由于最大的最大旁通比较大，因此您可以创建冷喷射流，因此通过的空气量较大。 在这种情况下，“冷”射流的速度将与“热”射流的速度相称。
据联盟 AMNTK 的开发者介绍，在前景广阔的俄罗斯 VTOL 飞机上，基于 R579-300 涡轮喷气发动机，无需转动主喷管即可实现垂直起飞，通过使用升力风扇和从外回路放气，它将通过中央/后机身和翼尖（后者应用于稳定 VTOL 飞机）的小型向下喷嘴喷出。 在这种情况下，向下喷射气流的温度将在150-200摄氏度左右，这将彻底解决有前途的VTOL飞机在垂直起飞（或短距起飞）过程中对跑道材料的破坏问题。
潜在地，可以考虑一个选项，即使不使用吊扇，并且仅由于将“冷”回路中的空气排出到位于 VTOL 多个点的喷嘴才能进行垂直起飞和着陆机身。
但恰恰是喷射流的高温使 VTOL 飞机在船舶和陆地上的操作显着复杂化。
之前制造的 VTOL 飞机严重破坏了跑道，现代 VTOL 飞机 F-35B 存在这样一个问题——涡轮喷气发动机旋转喷嘴发出的炽热火焰在照片中清晰可见
除了提供“冷”垂直起降的可能性，以及为有前途的激光自卫系统、电子战设备和具有 AFAR 的雷达系统提供能量外，升力风扇和自适应涵道比将使有可能在有前途的 VTOL 飞机上实现更多优势。
额外的好处
从涡喷发动机第二回路接收的大量冷空气不仅可以用于垂直起降阶段。 在整个高度和飞行速度范围内改善飞机的空气动力学和可控性的有前途和有效的方法之一是边界层控制。
边界层控制原理
边界层控制包括通过增加边界层的能量来确保在大范围攻角下围绕机翼的不间断流动。 对边界层的影响对于削弱或防止流线型表面上的流动停滞是必要的。 在苏联，MiG-21 战斗机在起飞和着陆期间使用吹掉边界层来增加机翼的升力 - 高压空气通过襟翼前缘的狭缝供应。
MiG-21PF / PFS / SPS（边界层吹扫）是为在未铺砌的机场运行而开发的。 为此，该战斗机配备了 R-11-F2S-300 发动机，带有从压气机放气的装置和一个从襟翼吹掉边界层的系统，这使得可以将飞行时间平均减少到 480米，着陆速度达到240公里/小时！
在具有 R579-300 涡喷发动机的有前途的 VTOL 飞机中，边界层控制不仅会提高控制效率，而且还可以弥补机身气动效率的缺点，例如，这可能作为一种其优化以减少雷达特征的结果。
涡轮喷气发动机产生强大冷空气流的能力可用于实现 VTOL 飞机的气体动力控制，这反过来又会导致空气动力控制的尺寸减小，甚至放弃其中一些和，因此，减少了战斗机的雷达特征。
即使在“鹞式”垂直起降飞机上也使用了气体动力控制，但是，当时涡轮喷气发动机的动力并没有让它真正发挥作用。
最后，冷空气可用于冷却涡轮喷气发动机的喷嘴和其他结构元件，这将降低红外传感器对有前途的 VTOL 飞机的探测范围，并降低其被带有红外寻的头（IR）导弹击中的可能性。寻求者）。
原则上，所有这些都可以在水平起飞和着陆的飞机上实现，如果它们有一个大涵道比的发动机，但 VTOL 飞机还有另一个优点，通常只被认为是一个缺点——它的升力风扇。
吊扇
就其本身而言，使用升力风扇比使用单独的喷气发动机更有效，至少是因为更低的燃料消耗和升力风扇产生的冷气流，不会像破坏跑道那样破坏跑道。喷气发动机的白炽射流向下。
此外，提升风扇的实施将需要发展从涡轮喷气发动机轴获取大功率的技术。 这项技术的一个副作用是有可能在涡轮喷气发动机轴上放置除提升风扇本身外，还有一个发电机，这对于为机载激光自卫系统、电子战设备提供动力至关重要和带有 AFAR 的雷达，如上所述。
VTOL 飞机上强大的电力和空气供应源的存在将完全放弃不可靠和火灾危险的液压驱动器，转而采用电动和气动驱动器。
与燃料一起，空气是使涡轮喷气发动机发挥其所有特性的最重要的组成部分。 有时会出现供应给安装在飞机上的涡轮喷气发动机的空气量不足的情况。 当飞机在高海拔机场、高飞行高度或在密集机动期间运行时，可能会出现此问题。
在这种情况下，一架有前途的 VTOL 飞机可以使用提升风扇向发动机泵送额外的空气量，同时打开上襟翼，关闭下襟翼。 在这种情况下，通过特殊通道的气流将进入涡轮喷气发动机，使其以最大功率运行。
起重风扇 VTOL F-35B
例如，在高空机场某处起飞满载战斗载荷的“经典”战斗机，则需要长度为一公里半的跑道，而VTOL飞机，由于提供了带有额外风量的涡轮喷气发动机将在 300-500 米长的跑道上进行“水平”起飞。
发现
涡轮喷气发动机的比和最大、加力和非加力功率的增长在很大程度上消除了“经典”飞机和垂直起降飞机之间的差异。
可以假设，有前途的“经典”战斗机和 VTOL 飞机的特性将相差 10-15%。 例如VTOL飞机的战斗载荷会减少1-2吨，如果“经典”飞机有8吨，那么VTOL飞机是6-7吨，同样，飞机根本没有足够的悬挂点，尤其是机身内的悬挂点，以便将武器悬挂在这样的质量上。 或者“经典”飞机的摆渡航程会比VTOL飞机长200-300公里，在三四千公里左右时，这并不重要。
同时，VTOL飞机将拥有“经典”战斗机无法实现的优势。
就...而言 太空侦察资产的革命性发展 и 远程精确武器, 包括超音速，为了确保战斗机在遭到突然袭击时的生存能力，只有将战斗机分散在小型伪装机场上空的可能性才有帮助。
VTOL 飞机与用于移动机场作战部署的已开发服务相结合，将有可能创建一支最能抵御敌人深度攻击的战斗机群。
当然，VTOL 飞机将在俄罗斯海军中找到自己的位置 舰队 （海军）
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