Рис. 7. Самолет ВВП с единой силовой установкой
Рис. 8. Самолет ВВП с составной силовой установкой
Двигатели вертикального взлета на верхней и нижней поверхностях фюзеляжа закрываются створками. Маршевые двигатели могут быть задействованы как в периоды вертикального взлета и посадки, так и в режиме зависания/14/. Идея создания летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой вначале была реализована в виде вертолета. По Н. В. Якубовичу, создание же самолета с аналогичными свойствами сдвинулось с мертвой точки лишь после появления турбореактивных двигателей. В 1947 году инженер К. В. Шуликов получил одно из первых авторских свидетельств на свое изобретение в этом направлении. Суть изобретения заключалась в предложении использовать поворотное сопло ТРД Лишь через 20 лет ОКБ им А. С. Яковлева смогло перейти от идей и стендовых моделей к реальной машине — самолету ВВП. У серийного отечественного самолета ЯК-141 имеется один двухконтурный подъемно-маршевый двигатель (рис. 10) и два подъемных.
Рис. 9. Компоновочная схема самолета ВВП с турбовентиляторными агрегатами:
1 — турбореактивные двигатели; 2 — турбовентиляторы
Рис. 10. ЯК-141
По-прежнему, как и в 1947 году, главной особенностью подъемно-маршевого двигателя является его сопло. Оно поворачивается на 95 градусов, что позволяет осуществлять вертикальный взлет и сокращать предпосадочную дистанцию. Этот момент чрезвычайно важен для самолетов, базирующихся на авианосцах.
Из зарубежных самолетов ВВП подобным свойством обладает разработанный Англией и США проект «Хариер»/15/.
В свете того, какие усилия были затрачены в XX веке на создание боевых самолетов ВВП, которые увенчались успехом лишь при применении новейших технологий, достижения древних авиационных специалистов по созданию летательных аппаратов ВВП достойны быть признанны непреходящей ценностью. Камень, который был использован как материал для передачи потомкам феноменальною достижения древней изобретательской мысли, при малой информативности, больших затратах времени и сил сумел вопреки всем бедствиям и катаклизмам передать в будущее вверенное ему послание.
«Двигатель Мело» древних умельцев
На современных самолетах ВВП вертикальная тяга, как мы помним, осуществляется при помощи реактивного двигателя с агрегатами усиления тяги или с дополнительными подъемными двигателями. Как же поступали древние? Для эжектирования достаточного количества атмосферного воздуха необходима была большая скорость набегания воздушных масс в подставленные для этих целей зевы приемных дефлекторов. В начале взлета аппарат ВВП практически неподвижен. Чтобы оторвать летательный аппарат от земли, нужна достаточная тяга, величина которой напрямую зависела от величины эжектируемого воздуха
Близкую задачу в 1920 году пришлось решать французскому инженеру Х. Ф. Мело. Он изобрел керосиновый двигатель реактивного действия и производил с ним опыты. Схема двигателя Мело (рис. 11) включала в себя каскад из четырех эжектирующих атмосферный воздух насадок.
Рис. 11. Двигатель Х. Ф. Мело.
1 — трубки с отверстиями; 2 — взрывная камера; 3 — профильные направляющие дефлекторы; 4 — насадки; 5 — центральная струя газов из взрывной камеры; 6 — струи газов из отверстий трубок; F — воздушный поток атмосферного воздуха, увлекаемого струями газов (6), а в полете — напор набегающего воздуха
Впрыснутую во взрывную камеру (п. 2) удлиненной формы смесь керосина с воздухом он воспламенял электрической искрой. Продукты сгорания за счет взрывной силы вырывались через центральное отверстие с большой скоростью и проходили через каскад (п. 4) насадок, эжектируя воздух. Чтобы дополнительно повысить тягу, впридачу к насадкам перед ними были установлены два кольцевых профильных дефлектора (п. 3). Из взрывной камеры он вывел кольцевые трубки (п. 6) с отверстиями и установил их перед кольцевыми дефлекторами. При взрыве в камере из отверстий трубок тоже вырывались газы. Они с определенной скоростью увлекали за собой в дефлекторы окружающий воздух. Дефлекторы, в свою очередь, формировали направление движения скоростного потока и подводили его к насадкам с целью увеличения ими приема дополнительной массы эжектируемого воздуха. В дальнейшем свою работу Мело сосредоточил на усовершенствовании первичного (рис. 12) генератора газов, ибо топливно-воздушный компрессор и система зажигания оказались громоздкими.
Рис. 12. Двигатель Мело реактивного действия с двухтактным двигателем
Вместо взрывной камеры он установил двухтактный двигатель внутреннего сгорания со свободно движущимся поршнем. В горизонтальном цилиндре поршень ходил взад и вперед. В крайнем левом положении карбюратор подавал топливную смесь зажиганием, которая активизировалась от электрической свечи. Поршень начинал двигаться вправо, сжимая новую порцию топливной смеси, которая самовоспламенялась от давления сжатия. Принудительного сжатия и искры зажигания больше не требовалось. Газы пульсирующим потоком шли в сборную выхлопную трубу, а затем к насадкам. При опытах двигатель создавал тягу 75 кг/16/. Мело предполагал устанавливать этот двигатель на самолетах. В этом случае дефлекторы независимо от струй газов из трубок захватывали бы и формировали поток встречного воздуха и отсылали дополнительную его порцию к эжектирующим насадкам. На рисунке 13 представлена так называемая стела Раймонди из музея антропологии в Лиме, найденная в Чавин де Хуантар. На прорисовке автором убраны детали, которые своими замысловатыми узорами отвлекают внимание от существа разбираемого вопроса — механики обеспечения поступления достаточного количества эжектируемого атмосферного воздуха в момент взлета древнего летательного аппарата. Обратим внимание на изображение химеры или, как ее называют ученые, фигуру «человека-ягуара». В каждой руке, по их мнению, он держит по «скипетру» или «посоху причудливой формы». Как это ни покажется странным, но «посохи» (рис. 13, п. 3) и кольцевые трубки с отверстиями на двигателе Мело (рис 12, п. 1) выполняют сходные функции. «Посохи» — это боковые трубопроводы для транспортировки паров ртути от котла к «розеточкам» — ряду древних дефлекторов. Истекая из боковых направляющих трубопроводов, паровые струи многократно увлекают за собой окружающий воздух к зевам дефлекторов. В свою очередь, дефлекторы по своим каналам доставляют захваченные потоки воздуха к каскаду «сопел Лаваля». Судя по обилию змеек-стрелок, которые символизируют направление движения газовых струй в каскаде «сопел Лаваля» и прилегающих к ним дефлекторов, эжекция воздуха к соплам Лаваля повторяется многократно. Проследим маршруты паров ртути и их смесей с воздухом, используя возможности, которые предоставляет нам прорисовка стелы Раймонди. Характерно, что диаметр сопла на выходе из древней эжекторной камеры приблизительно в 52 раза больше по площади суммарного диаметра X, трубопроводов, по которым пары ртути подводятся из котла в эжекторную камеру. В какой-то мере этот момент дает некоторое представление об эффективности эжекторной камеры Раймонди для увеличения массы газов, истекающих из эжекторной камеры в атмосферу и, соответственно, о мере увеличения потребной для взлета тяги. Чего, собственно, и добивались древние умельцы.
