В авиации трамплин — это изогнутый вверх пандус , который позволяет самолету с фиксированным крылом взлетать с взлетно-посадочной полосы , которая короче, чем обычно требуется самолету. За счет обеспечения восходящего вектора от нормальной силы трамплина самолет запускается под повышенным углом, и отрыв может быть достигнут на более низкой воздушной скорости, чем требуется для плоского взлета, поскольку это дает самолету больше времени для продолжения ускорения в воздухе после отрыва от взлетно-посадочной полосы. Трамплины обычно используются для запуска корабельных самолетов с авианосцев , у которых нет катапульт .
Считается, что первое использование трамплина произошло во время Второй мировой войны , когда временная рампа была добавлена к HMS Furious, чтобы помочь тяжело нагруженным Fairey Barracudas атаковать немецкий линкор Tirpitz . Во время холодной войны концепция изучалась как средство сокращения длины полетных палуб, необходимых для авианосцев, и для облегчения приема все более тяжелых самолетов в море. Королевский флот проявил особый интерес к трамплину в 1970-х годах, проводя испытания с новым истребителем Hawker Siddeley Harrier VSTOL , затем добавил рампу к своему следующему поколению авианосцев, классу Invincible .
Многочисленные военно-морские службы с тех пор приняли трамплин для своих собственных авианосцев и десантных платформ, в то время как наземные варианты использования также были рассмотрены. Трамплины можно использовать двумя способами: короткий взлет, но задержанное восстановление ( STOBAR ) для обычных военно-морских самолетов, оборудованных хвостовым крюком ; и короткий взлет, вертикальная посадка ( STOVL ) для самолетов V/STOL . Авианосцы, оборудованные катапультами, стали меньшинством в 21 веке отчасти потому, что операции с трамплинами проще и дешевле.
_underway_in_the_Adriatic_Sea,_22_February_2023_(230222-N-MW880-1248).JPG/1280px-Spanish_amphibious_assault_ship_Juan_Carlos_I_(L-61)_underway_in_the_Adriatic_Sea,_22_February_2023_(230222-N-MW880-1248).JPG)
Самолет с фиксированным крылом должен набирать скорость полета во время длительного разбега . По мере увеличения скорости полета крылья создают большую подъемную силу . На достаточно высокой скорости подъемная сила превысит вес самолета, и самолет станет способен к устойчивому полету. Поскольку самолет должен достигать скорости полета, используя только собственные двигатели для питания, требуется длинная взлетно-посадочная полоса, чтобы самолет мог набирать скорость. На авианосце полетная палуба настолько коротка, 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 полетную палубу, и, возможно, упадет в море.
Трамплин в конце палубы экипажа перенаправляет самолет под небольшим углом вверх, преобразуя часть движения самолета вперед в положительную скорость подъема . Поскольку самолет все еще движется с недостаточной скоростью для создания достаточной подъемной силы, его скорость подъема начнет падать, как только он покинет палубу экипажа. Однако запуск с трамплина дал самолету дополнительное время для продолжения ускорения. [1] К тому времени, когда его скорость подъема снизится до нуля, самолет будет двигаться достаточно быстро, чтобы его крылья создавали достаточную подъемную силу. В этот момент самолет будет находиться в устойчивом полете, стартовав с носителя, ни разу не опустившись ниже высоты палубы экипажа. [2]
Многие современные авианосцы не имеют катапульт, поэтому тяжелые самолеты должны взлетать, используя собственные двигатели. Трамплины позволяют взлетать более тяжелым самолетам, чем позволяет горизонтальная палуба. Однако запуски с трамплина не могут сравниться с полезной нагрузкой, которую можно получить при запуске с помощью высокоскоростных катапульт. [3] Хотя такие самолеты, как F/A 18 , которые обычно запускаются с помощью катапульты, могут использовать лыжный трамплин, это обычно достигается за счет уменьшения емкости для топлива или боеприпасов, и, таким образом, значительно снижает масштаб миссии. [4]
Ранние авианосцы могли запускать самолеты, просто поворачивая против ветра и добавляя собственную скорость корабля к скорости полета, которую испытывал самолет. Во время Второй мировой войны самолеты-носители стали настолько тяжелыми, что вспомогательный взлет стал желательным. Палубные катапульты использовались для разгона самолетов до взлетной скорости, особенно при запуске тяжелых самолетов или когда было неудобно менять курс. [5] Раннее использование трамплина произошло в 1944 году, когда британский авианосец HMS Furious нанес удар по немецкому линкору Tirpitz . Относительно грубая рампа для трамплина была временно установлена в конце полетной палубы, что помогло взлетать тяжело нагруженным бомбами Fairey Barracudas . [6] [7]
В годы после Второй мировой войны преобладающая тенденция к увеличению грузоподъемности самолетов-носителей продолжилась быстрыми темпами, что привело к опасениям, что в конечном итоге такое увеличение превысит возможности полезной нагрузки любой катапультной системы. Соответственно, были проведены исследования альтернативных методов помощи при взлете. Исследование NACA , завершенное в 1952 году, предложило использовать трамплин, следующий за катапультой самолета, чтобы оказать дополнительную помощь взлетающим самолетам. [8] [2]
В своей диссертации 1973 года на степень магистра философии лейтенант-коммандер Д. Р. Тейлор из Королевского флота Великобритании предложил использовать трамплин для взлета реактивного самолета Harrier . [9] Его конструкция трамплина, имевшая кривую форму, изначально была встречена скептически, но другие должностные лица одобрили испытания этого предложения. [7] Таким образом, первоначальное тестирование с использованием различных углов рампы было проведено в RAE Bedford ; в качестве самолета использовался двухместный демонстрационный самолет Harrier G-VTOL . [1] [10] Результаты были дополнительно проверены с помощью методов компьютерного моделирования и симуляций. [7] Эти испытания показали, что производительность увеличивается с углом трамплина, но проектировщики решили выбрать минимальный угол, предположительно, причиной такого выбора было избежание чрезмерной нагрузки на шасси самолета. [11]
В 1970-х годах Королевский флот рассматривал возможность строительства крейсера со сквозной палубой или легкого авианосца и решил включить трамплин в проект. [7] Соответственно, авианосцы класса Invincible строились с трамплинами, что значительно сокращало расстояние, необходимое для взлета Harrier, даже если они были нагружены полезной нагрузкой. [11] [12] Трамплин оказался относительно дешевым и простым дополнением к авианосцам, состоящим из стальной конструкции без каких-либо движущихся частей. Трамплин был добавлен к первому авианосцу этого типа, HMS Invincible , во время его оснащения в Барроу; он был установлен под консервативным углом 7º. 30 октября 1980 года летчик-испытатель лейтенант-коммандер Дэвид Пул провел первый взлет Harrier с помощью трамплина в море. [7] HMS Illustrious также изначально был оснащен рампой 7º; Однако, HMS Ark Royal был построен с 12º рампой с самого начала, что было определено как оптимальный угол. Более ранние два корабля были впоследствии модернизированы с 12º рампами, чтобы улучшить характеристики их самолетов. [7]
После успеха Harrier трамплин стал проверенным методом запуска самолетов с кораблей без сложности и затрат катапульты. Более того, более поздние модели трамплина имеют усовершенствования по сравнению с оригинальной конструкцией; было установлено, что даже относительно небольшие выбоины или неровности на в остальном абсолютно гладкой поверхности были достаточными для того, чтобы вызвать трещины в шасси самолета. Именно по этой причине Королевский флот ввел более строгие допуски на конструкцию в технических характеристиках рампы авианосцев класса Queen Elizabeth . [7] Современный трамплин можно построить как отдельную съемную конструкцию, размещенную на передней полетной палубе, а не полностью интегрированную в носовую часть корабля. [7]
Трамплины были добавлены не только к авианосцам, но и к многочисленным десантным кораблям и десантным вертолетным докам для лучшего обеспечения работы самолетов STOVL. [7] Австралийские и испанские десантные вертолетные доки (LHD) класса Juan Carlos также были оснащены трамплинами для обеспечения потенциальных операций STOVL. Несколько необычно, что ВМС США никогда не использовали лыжные трамплины на борту своих десантных кораблей, несмотря на то, что они активно использовались самолетами VSTOL, такими как несколько моделей реактивных самолетов Harrier Jump Jet и Lockheed Martin F-35B Lightning II ; было заявлено, что это связано с их операциями, включающими совместное использование вертолетов и катеров. [7]
К началу двадцать первого века британские, китайские, индийские, итальянские, российские, испанские и тайские военно-морские силы располагали авианосцами, оборудованными лыжными трамплинами. [7] После вывода из эксплуатации бразильского авианосца «Сан-Паулу» в 2017 году США и Франция остались единственными двумя странами, которые все еще эксплуатировали авианосцы с катапультами.
На авианосцах с коротким взлетом и задержанным восстановлением ( STOBAR ) обычные самолеты запускаются с помощью трамплина. Пилот увеличивает тягу самолета, включая форсажные камеры, удерживая самолет торможением. Две панели поднимаются с палубы авианосца перед главным шасси самолета, обеспечивая неподвижность самолета. По команде пилот отпускает тормоз; панели с палубы опускаются обратно в свои пазы; и самолет быстро рулит вперед с максимальной тягой. Перекатывание через лыжный трамплин запускает самолет как вверх, так и вперед. [13] [14]
МиГ -29 , стартующий с трамплина на авианосце класса «Кузнецов» , может взлетать со скоростью около 70 узлов (130 км/ч; 81 миля в час) вместо обычных 140 узлов (260 км/ч; 160 миль в час) (в зависимости от многих факторов, таких как общий вес). [15]
За исключением США и Франции, все военно-морские силы мира, которые в настоящее время эксплуатируют военно-морские самолеты с авианосцев, используют трамплины для прыжков с трамплина. [16]
Самолеты с коротким взлетом и вертикальной посадкой ( STOVL ) выполняют обычный взлет с качения, при этом реактивные выхлопы устанавливаются для обеспечения максимальной прямой тяги. Когда самолет приближается к трамплину, реактивные выхлопы поворачиваются для обеспечения подъемной силы, а также прямой тяги. Такие взлеты допускают больший взлетный вес, чем необслуживаемый горизонтальный старт, поскольку трамплин обеспечивает вертикальный импульс, когда это больше всего необходимо, прямо при взлете на самой низкой скорости взлета. [17]
Взлет с трамплина считается более безопасным, чем взлет с авианосца с плоским верхом. Когда Harrier стартует с американского десантного вертолета (LHA), он заканчивает разбег и начинает полет на высоте 60 футов (18 м) над водой. У него может не быть положительной скорости набора высоты , особенно если корабль наклонил нос вниз во время разбега. Используя трамплин для трамплина, Harrier наверняка стартует с положительной скоростью набора высоты, и его импульс поднимет его на высоту 150–200 футов (46–61 м) над водой. [16]
В 1988 году отряд американских морских пехотинцев McDonnell Douglas AV-8B Harrier II провел серию летных испытаний на Príncipe de Asturias . Было обнаружено, что условия взлета, которые использовали бы все 750 футов (230 м) полетной палубы класса Tarawa, потребовали бы только 300 футов (91 м) с 12° трамплином Asturias; это резкое улучшение для корабля без катапульт было описано как «не что иное, как удивительное». [16]
В начале 1990-х годов ВВС США изучали возможность использования трамплинов на суше для обеспечения взлета с короткой полосы; такой подход рассматривался как «возможное решение проблемы отказа от взлетно-посадочной полосы в Европе» во время Холодной войны . Было установлено, что при использовании трамплина с углом вылета в девять градусов расстояние, необходимое для взлета McDonnell Douglas F/A-18 Hornet, сократится примерно вдвое. [18]
{{cite journal}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )