stringtranslate.com

Авиационная катапульта

F-14 Tomcat готовится к подсоединению к катапульте USS  Saratoga

Катапульта для самолёта — это устройство, позволяющее самолётам взлетать на ограниченном расстоянии, как правило, с палубы судна. Они также могут быть установлены на наземных взлётно-посадочных полосах, хотя это делается редко. Обычно они используются на авианосцах в качестве формы вспомогательного взлёта .

В форме, используемой на авианосцах, катапульта состоит из дорожки или щели, встроенной в полетную палубу , под которой находится большой поршень или челнок , который прикреплен через дорожку к носовой опоре самолета, или в некоторых случаях трос , называемый уздечкой катапульты, прикреплен к самолету и челноку катапульты. Исторически использовались и другие формы, такие как установка пусковой тележки, удерживающей гидросамолет, на длинной балочной конструкции, установленной на палубе военного корабля или торгового судна , но большинство катапульт разделяют схожую концепцию скользящей дорожки.

Для приведения катапульты в движение использовались различные средства, такие как вес и деррик , порох , маховик , давление воздуха , гидравлическая и паровая энергия , а также твердотопливные ракетные ускорители. ВМС США разрабатывают использование электромагнитных систем запуска самолетов при строительстве авианосцев класса Gerald R. Ford .

Исторически гидросамолеты чаще всего катапультировались, что позволяло им приземляться на воду рядом с судном и подниматься на борт, хотя во время Второй мировой войны (до появления эскортных авианосцев ) обычные истребители (в частности, Hawker Hurricane ) иногда катапультировались с « оборудованных катапультой торговых » судов (CAM), чтобы отгонять вражеские самолеты, вынуждая пилота либо перенаправляться на наземную взлетно-посадочную полосу, либо выпрыгивать с парашютом или приводняться в воде рядом с конвоем и ждать спасения.

История

Первый зарегистрированный полет с использованием катапульты

Катапульта Сэмюэля Лэнгли , плавучий дом и неудачный аэродром для перевозки людей (1903)

Пионер авиации и секретарь Смитсоновского института Сэмюэль Лэнгли использовал пружинную катапульту для запуска своих успешных летающих моделей и своего неудавшегося аэродрома 1903 года. [1] Аналогичным образом братья Райт, начиная с 1904 года, использовали катапульту в стиле груза и деррика, чтобы помочь своим ранним самолетам взлетать на ограниченное расстояние. [2]

31 июля 1912 года Теодор Гордон Эллисон стал первым человеком, которого запустили с катапульты ВМС США. Военно-морской флот совершенствовал катапульту на сжатом воздухе и установил ее на доке Санти в Аннаполисе, штат Мэриленд . Первая попытка едва не убила лейтенанта Эллисона, когда самолет сошел с трапа носом вверх, и он поймал боковой ветер, столкнувший самолет в воду. Эллисон смог выбраться из-под обломков невредимым. 12 ноября 1912 года лейтенант Эллисон вошел в историю как первый успешный запуск с катапульты ВМС США со стационарной угольной баржи. 5 ноября 1915 года лейтенант-коммандер Генри К. Мустин совершил первый запуск с катапульты с судна на ходу. [3]

Хронология подачи заявок

Между мировыми войнами и Второй мировой войной

Супермарина «Морж» запускается с катапульты корабля « Бермуда »  (1943 г.)

ВМС США экспериментировали с другими источниками энергии и моделями, включая катапульты, которые использовали порох и маховики. 14 декабря 1924 года самолет наблюдения Martin MO-1 под управлением лейтенанта LC Hayden был запущен с USS  Langley с использованием катапульты, работающей на порохе. После этого запуска этот метод использовался на борту как крейсеров , так и линкоров . [4]

К 1929 году немецкие океанские лайнеры SS Bremen и Europa были оснащены катапультами на сжатом воздухе, разработанными авиационной фирмой Heinkel из Ростока [5] , а дальнейшие работы по переправке авиапочты через Южную Атлантику велись в первой половине 1930-х годов с использованием двухмоторных летающих лодок Dornier Wal .

До и во время Второй мировой войны большинство катапульт на авианосцах были гидравлическими. Однако катапульты ВМС США на надводных военных кораблях работали с зарядами взрывчатки, похожими на те, что использовались для 130-миллиметровых (5-дюймовых) орудий. Некоторые авианосцы были завершены до и во время Второй мировой войны с катапультами на ангарной палубе, которые стреляли поперек кораблей , но они были непопулярны из-за их короткого пробега, низкого просвета ангарной палубы, невозможности добавить скорость движения корабля к скорости самолета для взлета и меньшего просвета над водой (условия, которые давали пилотам гораздо меньше права на ошибку в первые моменты полета). Они в основном использовались в экспериментальных целях, и их использование было полностью прекращено во второй половине войны. [4]

Испытательный запуск «Харрикейна» с использованием ракетной катапульты корабля CAM, Гринок , Шотландия, 31 мая 1941 г.

Многие военные суда, помимо авианосцев, несли поплавковые самолеты, гидросамолеты или амфибии для разведки и обнаружения. Они запускались с помощью катапульты и приземлялись на море рядом для подъема краном. Кроме того, концепция подводных авианосцев была разработана несколькими странами в межвоенный период и вплоть до Второй мировой войны и после нее, когда подводная лодка запускала небольшое количество поплавковых самолетов для наступательных операций или артиллерийской корректировки, которые затем поднимались подводной лодкой после приземления самолета. Первый запуск с линейного крейсера Королевского флота состоялся с HMAS  Australia 8 марта 1918 года. Впоследствии многие корабли Королевского флота несли катапульту и от одного до четырех самолетов; линкоры или линейные крейсеры, такие как HMS  Prince of Wales, несли четыре самолета, а HMS  Rodney — два, в то время как меньшие военные корабли, такие как крейсер HMNZS  Leander , несли один. На борту находились самолеты Fairey Seafox или Supermarine Walrus . Некоторые, как HMS  Nelson, не использовали катапульту, и самолет опускался на море для взлета. У некоторых были сняты самолеты и катапульты во время Второй мировой войны, например HMS  Duke of York или до этого ( HMS  Ramillies ).

Гидросамолет IMAM Ro.43, катапультируемый с крейсера RM в начале 1940-х годов.

Во время Второй мировой войны ряд кораблей были оснащены ракетными катапультами, сначала истребительные катапультные корабли Королевского флота, затем вооруженные торговые суда, известные как корабли CAM от «catapult armed merchantmen». Они использовались для сопровождения конвоев, чтобы отгонять вражеские разведывательные бомбардировщики. Корабли CAM несли Hawker Sea Hurricane 1A , [i] названный «Hurricat» или «Catafighter», и пилот выпрыгивал с парашютом, если он не мог долететь до земли. [6]

Находясь в заключении в замке Кольдиц во время войны, британские военнопленные спланировали попытку побега, используя падающую ванну, полную тяжелых камней и валунов, в качестве движущей силы для катапульты, которая должна была использоваться для запуска планера « Кольдиц Кок» с крыши замка.

Запускаемые с земли ракеты V-1 обычно поднимались по наклонной пусковой рампе с помощью аппарата, известного как Dampferzeuger («парогенератор»). [7] [8]

паровая катапульта

Элементы катапульты « Шарля де Голля» , разобранные во время ее переоборудования в 2008 году.
Последние проверки катапульты самолета перед полетами на борту авианосца «  Джон С. Стеннис»

После Второй мировой войны Королевский флот разрабатывал новую катапультную систему для своего флота авианосцев. Командующий CC Mitchell , RNV , рекомендовал паровую систему, использующую щелевой цилиндр, как эффективное и действенное средство для запуска следующего поколения военно-морских самолетов. Испытания на HMS  Perseus , которым управляли такие пилоты, как Эрик «Винкл» Браун , с 1950 года показали ее эффективность. В середине 1950-х годов ВМС представили паровые катапульты, способные запускать более тяжелые реактивные истребители . Также рассматривались катапульты с пороховым приводом, которые были бы достаточно мощными, но также создавали бы гораздо большие нагрузки на планеры и могли бы оказаться непригодными для длительного использования. [4]

При запуске расцепляющая планка удерживает самолет на месте, пока давление пара нарастает, затем ломается (или «отпускается»; в старых моделях использовался срезаемый штифт), освобождая поршень, чтобы тянуть самолет вдоль палубы на высокой скорости. Примерно через две-четыре секунды скорость самолета под действием катапульты плюс скорость вымпельного ветра (скорость корабля плюс или минус «естественный» ветер) становится достаточной, чтобы позволить самолету улететь, даже после потери одного двигателя. [9]

Страны, сохранившие крупные авианосцы, то есть ВМС США и ВМС Франции , все еще используют конфигурацию CATOBAR (Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery). Тактические самолеты ВМС США используют катапульты для запуска с более тяжелой боевой нагрузкой, чем это было бы возможно в противном случае. Более крупные самолеты, такие как E-2 Hawkeye и S-3 Viking , требуют запуска с катапульты, поскольку их тяговооруженность слишком мала для обычного взлета с разбега на палубе авианосца. [4]

Типы паровых катапульт

Типы, которые ранее или все еще эксплуатируются британскими, американскими и французскими военно-морскими силами, включают: [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

Ловец уздечек

USS Saratoga на ходу. Удерживатели — это удлинители на конце передних катапульт.

Выступающие угловые рампы (удерживатели уздечек Van Velm Bridle или рога) на концах катапульты на некоторых авианосцах использовались для захвата уздечек (соединителей между шаттлом катапульты и фюзеляжем самолета) для повторного использования. Были небольшие веревки, которые прикрепляли уздечку к шаттлу, которые продолжались вниз по угловому рогу, чтобы тянуть уздечку вниз и в сторону от самолета, чтобы не повредить нижнюю часть. Затем уздечка ловилась сетями в стороне от рога. Уздечки не использовались на американских самолетах со времен окончания Холодной войны , и все авианосцы ВМС США, введенные в эксплуатацию с тех пор, не имели рамп. Последним американским авианосцем, введенным в эксплуатацию с ловушкой уздечек, был USS ​​Carl Vinson ; начиная с USS Theodore Roosevelt рампы были исключены. Во время переоборудования Refueling and Complex Overhaul в конце 1990-х — начале 2000-х годов ловушки для бриделей были сняты с первых трех авианосцев класса Nimitz . USS Enterprise был последним действующим авианосцем ВМС США, на котором рампы все еще были прикреплены до его вывода из эксплуатации в 2012 году. [ необходима цитата ]

Как и его американские коллеги, французский авианосец Charles De Gaulle не оборудован бридл-ловушками, поскольку современные самолеты, эксплуатируемые на борту, используют те же системы запуска, что и в ВМС США. [18] Благодаря этой взаимной совместимости американские самолеты также могут катапультироваться с Charles De Gaulle и приземляться на него , и наоборот, французские военно-морские самолеты могут использовать катапульты авианосцев ВМС США. В то время, когда Super Étendard эксплуатировался на борту Charles de Gaulle , его бридл-ловушки использовались только один раз, поскольку они никогда не были извлечены бридл-ловушками.

Авианосцы «Клемансо» и «Фош» также были оснащены захватами для захвата уздечек, но не для «Супер Этендар», а только для захвата и подъема уздечек истребителей «Воут» F-8 «Крусейдер ». [ необходимо разъяснение ]

Электромагнитная катапульта

Компьютерная модель линейного асинхронного двигателя, используемого в EMALS.

Размеры и требования к рабочей силе паровых катапульт накладывают ограничения на их возможности. Более новый подход — электромагнитная катапульта, такая как Electromagnetic Aircraft Launch System (EMALS), разработанная General Atomics. Электромагнитные катапульты оказывают меньшую нагрузку на самолет и обеспечивают больший контроль во время запуска, позволяя постепенное и непрерывное ускорение. Также ожидается, что электромагнитные катапульты потребуют значительно меньшего обслуживания за счет использования твердотельных компонентов. [19]

Линейные асинхронные двигатели уже были испытаны ранее, например, система Electropult компании Westinghouse в 1945 году. [20] Однако в начале 21-го века военно-морские силы снова начали экспериментировать с катапультами, работающими на линейных асинхронных двигателях и электромагнитах . Электромагнитная катапульта была бы более энергоэффективной на атомных авианосцах и смягчила бы некоторые опасности, связанные с использованием сжатого пара. На судах с газотурбинными двигателями электромагнитная катапульта устранила бы необходимость в отдельном паровом котле для выработки пара катапульты. Авианосцы класса Gerald R. Ford ВМС США и авианосец Type 003 ВМС НОАК включали электромагнитные катапульты в свою конструкцию. [21] [22]

Гражданское использование

С 1929 года немецкие лайнеры Norddeutscher Lloyd SS  Bremen и Europa были оснащены катапультами с пневматическим приводом, разработанными Heinkel Flugzeugwerke для запуска почтовых самолетов. [23] Эти суда обслуживали маршрут между Германией и Соединенными Штатами. Самолет, перевозящий почтовые мешки, запускался в качестве почтового тендера , пока судно находилось еще во многих сотнях миль от места назначения, таким образом ускоряя доставку почты примерно на день. Первоначально использовались самолеты Heinkel He 12, прежде чем их заменили на Junkers Ju 46 , которые, в свою очередь, были заменены на Vought V-85G . [24]

Немецкая авиакомпания Lufthansa впоследствии использовала специальные катапультные суда SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark и Friesenland для запуска более крупных летающих лодок Dornier Do J Wal (кит), Dornier Do 18 и Dornier Do 26 на южноатлантической авиапочте из Штутгарта, Германия, в Натал, Бразилия. [25] Во время испытательных полетов в 1933 году и регулярного обслуживания, начавшегося в феврале 1934 года, Уолс пролетел трансокеанский этап маршрута между Батерстом , Гамбией в Западной Африке и Фернанду-ди-Норонья , группой островов у берегов Южной Америки. Сначала была дозаправка в середине океана. Летающая лодка приземлялась в открытом море, поднималась на борт краном, дозаправлялась, а затем запускалась катапультой обратно в воздух. Однако приземление на большие океанские волны, как правило, повреждало корпус летающих лодок. С сентября 1934 года Lufthansa имела вспомогательное судно на каждом конце трансокеанского этапа, обеспечивающее радионавигационные сигналы и запуск катапульт после вывода самолетов в море ночью. С апреля 1935 года Wals запускались непосредственно с берега и пролетали все расстояние через океан. Это было возможно, поскольку летающие лодки могли нести больше топлива, когда им не приходилось взлетать с воды своим ходом, и сокращали время доставки почты из Германии в Бразилию с четырех дней до трех.

С 1936 по 1938 год проводились испытания, в том числе летающей лодки Blohm & Voss Ha 139 на североатлантическом маршруте в Нью-Йорк. Schwabenland также использовался в антарктической экспедиции в 1938/39 годах с главной целью поиска места для немецкой китобойной станции, в ходе которой катапультный Wals обследовал территорию, впоследствии объявленную Германией Новой Швабией . Все катапультные суда Lufthansa были захвачены Люфтваффе в 1939 году и использовались в качестве тендеров для гидросамолетов во время Второй мировой войны вместе с тремя катапультными судами, построенными для военных.

После Второй мировой войны самолеты-амфибии Supermarine Walrus также недолго эксплуатировались британской китобойной компанией United Whalers. Работая в Антарктике, они запускались с плавучей базы FF Balaena , которая была оборудована бывшей военно-морской катапультой. [26]

Альтернативы катапультам

Китайские, индийские и российские военно-морские силы используют обычные самолеты с авианосцев « короткого взлета, но с заторможенной посадкой » (STOBAR). Вместо катапульты они используют трамплин , чтобы помочь самолету взлетать с положительной скоростью набора высоты. Такие самолеты-носители, как J-15 , Миг-29К и Су-33, используют собственные двигатели для разгона до скорости полета. В результате они должны взлетать с уменьшенной загрузкой топлива и вооружения.

Все остальные флоты с авианосцами используют самолеты с коротким взлетом и вертикальной посадкой (STOVL), такие как вариант B Lockheed Martin F-35 Lightning II , BAE Sea Harrier и AV-8B Harrier II . Эти самолеты могут взлетать вертикально с легким грузом или использовать трамплин для помощи при взлете с качением с тяжелым грузом. Авианосцы STOVL менее дороги и, как правило, меньше по размеру по сравнению с авианосцами CATOBAR. [27] Британские авианосцы класса Queen Elizabeth были построены для использования самолетов STOVL из-за ожидаемой стоимости электромагнитной катапульты; у них нет средств для генерации пара для обычной катапульты.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Mk 1A Sea Hurricane был простой конверсией потрепанных в боях Hurricane, в расчете на то, что они будут потеряны после одного полета. Не было никакого усиления шасси для посадки, только точки крепления для запуска катапульты.
  1. ^ Макфарланд, Стивен Л. (1997). Краткая история ВВС США . Форт Белвуар: Центр технической информации Министерства обороны. С. 2. ISBN 0-16-049208-4.
  2. ^ Стивен Дж. Чант, Дуглас Э. Кэмпбелл (2013). Патентный журнал: Инновационные патенты, которые продвинули ВМС США . Syneca Research group, Inc. стр. 289. ISBN 978-1-105-62562-6.
  3. ^ «Наш флот имеет лучшую катапульту для гидросамолётов; новое изобретение капитана Вашингтона И. Чемберса делает возможным запуск самолётов с палубы военного корабля в море» (PDF) . query.nytimes.com . Получено 24.11.2015 .
  4. ^ abcd "Запуск и восстановление: от маховиков до магнитов". navalaviationnews.navylive.dodlive.mil . Архивировано из оригинала 2015-11-25 . Получено 2015-11-24 . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  5. ^ "Катапульта Heinkel на SS BREMEN". histaviation.com . 3 августа 1929 г. Получено 13 июля 2017 г. Катапульта HEINKEL K2, установленная на лайнере North German Lloyd "Bremen", сыгравшая видную роль в установлении недавнего рекорда трансатлантической почты, является результатом двух лет экспериментов и разработок доктора Эрнста Хейнкеля, ее конструктора.
  6. ^ "Профиль авианосца HMS Ariguani. База данных авианосцев Архива ВВС флота 1939-1945". www.fleetairarmarchive.net . Архивировано из оригинала 2016-03-03 . Получено 2016-02-15 .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  7. ^ Веррелл 1985.
  8. ↑ Testator (2 мая 2011 г.). "Фау 1 самолёт снаряд, 2 часть". Архивировано из оригинала 11 апреля 2016 г. Получено 24 апреля 2018 г. – через YouTube.
  9. ^ ab Friedman, Norman (1983). Американские авианосцы: иллюстрированная история проектирования . Naval Institute Press. ISBN 978-0-87021-739-5.
  10. ^ Power, Хью Ирвин (1996). Carrier Lexington . College Station, TX: Texas A&M University Press. стр. 72. ISBN 978-0-89096-681-5.
  11. ^ "Глава 4 ПАРОВЫЕ КАТАПУЛЬТЫ". navyaviation.tpub.com . Архивировано из оригинала 2015-11-25 . Получено 2015-11-24 .
  12. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2016-06-03 . Получено 2016-05-13 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  13. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2016-06-03 . Получено 2016-05-13 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  14. ^ "CV-Cats&SkiRamps". www.mnvdet.com . Архивировано из оригинала 27 августа 2017 года . Получено 24 апреля 2018 года .
  15. ^ Боцман по авиации E3 и 2. Центр развития военно-морского образования и подготовки. 1983. С. 152. hdl : 2027/uiug.30112101044656 .
  16. ^ Слушания по расследованию контракта TFX перед постоянным подкомитетом по расследованиям Комитета по правительственным операциям . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство правительства США. стр. 19. hdl : 2027/uc1.a0000159228 .
  17. ↑ Denison, KB (апрель 1957 г.). «Установка паровой катапульты». Journal of Naval Engineering . 10 (2) . Получено 15 мая 2023 г. – через Naval Marine Archive – The Canadian Collection.
  18. ^ "¤ ACAM ¤ Connexion". www.acam.asso.fr . Архивировано из оригинала 8 августа 2017 года . Получено 24 апреля 2018 года .
  19. ^ «История, путешествия, искусство, наука, люди, места — журнал Air & Space». airspacemag.com .
  20. ^ Линейные электрические машины - Личный взгляд ЭРИК Р. ЛЕЙТВЕЙТ ТРУДЫ IEEE, ТОМ 63, № 2, ФЕВРАЛЬ 1975 Г.
  21. ^ "Gerald R Ford Class (CVN 78/79) – US Navy CVN 21 Future Carrier Programme - Naval Technology". naval-technology.com . Архивировано из оригинала 20.12.2013.
  22. ^ Гэди, Франц-Штефан (6 ноября 2017 г.). «Новый авианосец Китая будет использовать усовершенствованную систему реактивного запуска». The Diplomat .
  23. ^ "Катапульта Heinkel на SS BREMEN". histaviation.com . 3 августа 1929 г. Архивировано из оригинала 13 сентября 2017 г. Получено 13 июля 2017 г. Катапульта HEINKEL K2, установленная на лайнере North German Lloyd "Bremen", сыгравшая видную роль в установлении недавнего рекорда трансатлантической почты, является результатом двух лет экспериментов и разработок доктора Эрнста Хейнкеля, ее конструктора.
  24. ↑ Кук, Джон (март 2002 г.). «Снимок с кораблей: воздушная почта в Бремене и Европе». Air Classics. Архивировано из оригинала 1 февраля 2014 г. Получено 27 февраля 2013 г.
  25. ^ Corporation, Bonnier (1 февраля 1933 г.). «Популярная наука». Bonnier Corporation . Получено 24 апреля 2018 г. – через Google Books.
  26. ↑ Лондон 2003, стр. 213.
  27. ^ "Почему я присоединился к Темной стороне". Архивировано из оригинала 2015-05-20.

Библиография

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Авиационные катапульты» .