Катапульта на авианосце

Революция в военно-морском деле: авианосец США с электромагнитной катапультой

В сентябре этого года ВМФ США получит самый дорогой корабль в истории, сообщает CNN. Стоимость нового авианосца «Джеральд Форд» (Gerald Ford) — около 13 миллиардов долларов.

Многоцелевые авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» строятся как улучшенная версия авианосцев типа «Нимиц» и отличаются от них, при сопоставимых размерах, меньшим, за счёт высокой степени автоматизации, экипажем и, как предполагается, меньшими эксплуатационными расходами. Помимо головного корабля запланировано строительство как минимум еще двух кораблей, по мере принятия на вооружение авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» будут заменять авианосцы типов «Энтерпрайз» и «Нимиц».

При одинаковом с авианосцами типа «Нимиц» водоизмещении (около 100 000 т), «Джеральд Форд» имеет на несколько сот человек меньший экипаж. Это достигнуто за счёт внедрения автоматизации и более ремонтопригодных схем техобслуживания.

Увеличено число самолёто-вылетов — со 140 до 160 в день, на четверть увеличена мощность атомного реактора, есть и другие новшества. Улучшающие мореходные качества корабля и его взаимодействие с другими судами флота.

«Джеральд Форд» впервые в истории ВМФ США полностью спроектирован с помощью 3D-дизайна, разработанного компанией «Нортроп Грумман» с автоматизированной системой моделирования технологических процессов.

Справка:

Конструкция корпуса практически одинакова с авианосцами типа «Нимиц». Более компактная надстройка сдвинута в корму и вынесена за линию борта. Надстройка оборудована мачтой из композитных материалов. Здесь расположены неподвижные радары с фазированными антенными решётками и система автоматического подлёта и посадки (JPALS), использующая глобальную систему позиционирования GPS. Расширена полётная палуба, на ней оборудованы 18 пунктов для заправки и вооружения самолётов.

Флагманские апартаменты на 70 мест для уменьшения размеров надстройки перенесены на нижнюю палубу.

Основой радиоэлектронного оборудования авианосца является двухдиапазонная радиолокационная система DBR, которая интегрирует в себе многофункциональный радар AN/SPY-3 X-диапазона фирмы Raytheon и радар объёмного обзора VSR S-диапазона фирмы Lockheed. AN/SPY-3 осуществляет обзор и сопровождение целей, управление ракетами и подсветку цели на конечном участке траектории ракеты. VSR выполняет роль дальнего обзора и целеуказания для других радаров и систем оружия. Система разрабатывалась для эсминцев нового поколения DDG-1000 «Замволт».

Значительно изменена внутренняя компоновка корабля и конфигурация полётной палубы. Обеспечено быстрое реконфигурирование внутренних объёмов при установке новой аппаратуры. Для уменьшения веса количество секций ангара сокращено с трёх до двух, а количество самолётоподъёмников — с четырёх до трёх.

В качестве средства ПВО самообороны корабль вооружён ракетами ESSM фирмы Raytheon с двумя 8-контейнерными пусковыми установками на 32 ракеты каждая. Ракеты предназначены для борьбы со скоростными высокоманёвренными противокорабельными ракетами. Системы ближнего радиуса действия включают зенитные ракеты RAM производства Raytheon и Ramsys GmbH.

Авианосцы смогут нести до 90 самолётов и вертолётов различного назначения: палубные самолёты 5-го поколения F-35, истребители-штурмовики F/A-18E/F Super Hornet, самолёты ДРЛО E-2D Advance Hawkeye, самолёты электронного противодействия EA-18G, многоцелевые вертолёты MH-60R/S, а также боевые беспилотные летательные аппараты.

Самое существенное, и даже революционное техническое новшество — электромагнитная катапульта (EMALS) фирмы General Atomics на основе линейных электродвигателей. Замена паровых катапульт электромагнитными призвана обеспечить большую управляемость запусков самолётов, меньшие нагрузки на них, возможность взлёта при более широком диапазоне скоростей и направлений ветра, а также запуск беспилотников.

Стоимость контракта на создание EMALS — 676,2 миллиона долларов. Одновременно с катапультой созданы новые аэрофинишеры, обеспечивающие быструю остановку самолетов после касания палубы. Длина пусковой полосы 91 метр. EMALS способна разогнать самолет массой 45 тонн до 240 километров в час. Во время тестовых испытаний было произведено 22 «холостых старта» и старты с так называемым «мертвым грузом», тяжелыми тележками, масса которых составляет около 36 тонн.

EMALS это огромный линейный индукционный двигатель, то есть двигатель, ротор которого не круглый, а вытянутый вдоль стартовой полосы. Сегменты двигателя поочередно отключатся и подключаются, разгоняя самолет. В пусковом устройстве есть специальная тележка, к которой самолет цепляется передней стойкой шасси и движется между двумя направляющими с электромагнитами, как по рельсам. Электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, включаются. Это существенно экономит электроэнергию.

В советском флоте авианосца с паровой катапультой не появилось, хотя попытки ее создать предпринимались. Этой разработкой занимался Пролетарский завод в Ленинграде, но с задачей не справился. Удалось собрать лишь один опытный образец установки «Светлана-1» на наземном испытательно-тренировочном комплексе авиации (НИТКА) в Крыму. Строительство его началось в 1977 году. Ход работ куртровал лично главком ВМФ. Тем не менее, ни один самолет с этого устройства так и не взлетел. Увидев, как она работает, главный конструктор ОКБ Сухого Симонов наотрез отказался переделывать под нее Су-27К.

Было принято решения отказаться от создания паровой катапульты, а использовать взлет с трамплина, который и был создан для авианосца «Адмирал Кузнецов».

Трамплин, конечно, более дешев и прост.

Однако его недостатки более чем очевидны. Во-первых, катапульта менее чувствительна к условиям взлета. Авианосец с катапультой может продолжать поднимать в воздух самолеты при более жестких параметрах качки, ветра и волнения, чем корабль с трамплином.
Второе преимущество катапульты – более высокий темп работы. Американский авианосец может запускать самолеты в воздух со своих четырех паровых катапульт каждые 15 секунд. У «Кузнецова» всего три стартовые позиции, причем с двух носовых самолеты могут взлетать не с полной взлетной массой. С полной боевой нагрузкой истребители могут стартовать лишь с единственной позиции, расположенной ближе к корме – самолет должен разгоняться чуть ли не по всей полетной палубе! Темп запуска при трамплинном взлете замедляется более чем в два раза по сравнению с катапультным.
У старта с трамплина более высокие требования к тяговооруженности самолета: двигатели выводятся на режим «полный форсаж» до начала разбега, что преждевременно вырабатывает их ресурс и повышает расход топлива. Меньший темп взлета авиагруппы приводит к более длительному ожиданию в точке сбора, то есть к перерасходу топлива и уменьшению боевого радиуса.

Кстати сказать, работы по созданию электромагнитной катапульты для авианосцев начались в СССР даже раньше, чем в США. В 80-е годы в Институте высоких температур Академии наук совместно с ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского и ОКБ А.И. Микояна в рамках НИР «Шампунь» велась разработка системы электромагнитного взлета и посадки самолетов для авианосцев и мобильных аэродромов наземного базирования. И продолжались в течение почти 15 лет. Но опять же не увенчались успехом.+

Наличие электромагнитной катапульты позволит новому американскому авианосцу в течение короткого времени «выстреливать» в воздух десятки беспилотников, что вписывает этот корабль в самые современные концепции сетецетрических войн с использований автономных систем вооружений.

Владимир Прохватилов, президент Академии реальной политики (Realpolitik), эксперт Академии военных наук
http://argumentiru.com/army/2016/04/426383

Стартовая катапульта

БПЛА «Пчела-1Т» на стартовой катапульте У этого термина существуют и другие значения, см. Катапульта.

Стартовая катапульта — устройство для запуска летательных аппаратов с небольшой площадки, корабля или судна.

Катапульты на авианосцах

Взлёт при помощи катапульты (1943 год)Взлёт корабельного разведывательного гидросамолёта КР-1 при помощи пневматической катапульты K-3 немецкой фирмы Heinkel с борта советского линкора «Парижская коммуна», 1930—1933 годы

Использование катапульты характерно для большинства авианосцев, вооружённых самолётами укороченного взлёта и посадки (УВП). Исключениями из этого являются ТАКР «Адмирал Кузнецов» российского флота, английские авианосцы типа «Инвинсибл» и проектирующиеся типа «Куин Элизабет», китайский авианосец «Ляонин», а также индийский авианосец «Викрамадитья».

Все современные катапульты, установленные на авианосцах, являются паровыми (приводятся в действие паром). В 2010 году в США успешно проведены испытания электромагнитной катапульты для запуска самолётов EMALS (англ.). Они устанавливаются на авианосцах нового поколения типа «Джеральд Р. Форд».

Для обеспечения возможности взлёта группы самолётов в короткие сроки, на авианосце может быть установлено до четырёх катапульт. Для защиты персонала и техники от раскалённого выхлопа, позади стартующего самолёта поднимаются газоотбойники, которые отклоняют струю вверх.

Стартовая катапульта — устройство повышенной опасности. Так 26 мая 1954 года у Атлантического побережья США, на американском авианосце постройки Второй мировой войны Bennington класса Essex разрушился механизм гидравлической катапульты, вытекшая гидравлическая жидкость загорелась от реактивной струи взлетавшего самолёта, что привело к взрыву механизма катапульты и вторичным взрывам на корабле; 103 моряков погибли и более двухсот ранены. Происшествие привело к переходу ВМС США к паровым катапультам на основе образцов разработанных в Великобритании.

Катапульта для запуска ФАУ-1

Катапульта для запуска V-1

Катапульта для запуска самолёта-снаряда ФАУ-1 представляла собой массивную стальную конструкцию длиной 49 м (длина пути разгона 45м, угол наклона к горизонту — 6°) и монтировалась из 9 секций. На верхней стороне находились направляющие, по которым двигался снаряд при разгоне.

Внутри катапульты по всей её длине проходила труба диаметром 292 мм, выполнявшая роль цилиндра парового двигателя. В трубе свободно перемещался поршень, который перед стартом сцеплялся с бугелем, находившимся на нижней части фюзеляжа снаряда. Поршень приводился в движение давлением (57 бар) парогазовой смеси, подававшейся в цилиндр из специального реактора, в котором происходило разложение концентрированной перекиси водорода под воздействием перманганата калия. Передний конец цилиндра был открыт и после схода снаряда с катапульты поршень вылетал из цилиндра и уже в полёте отцеплялся от снаряда. Катапульта сообщала снаряду начальную скорость около 250 км/ч. Время разгона — около 1 с, что соответствует ускорению 7g.

> См. также

  • НИТКА (СССР)

> Ссылки

  • Выстрел в воздух: самолётомёты // Популярная механика, 2006

Примечания

В другом языковом разделе есть более полная статья Aircraft catapult (англ.). Вы можете помочь проекту, расширив текущую статью с помощью перевода.
При этом, для соблюдения правил атрибуции, следует установить шаблон {{переведённая статья}} на страницу обсуждения, либо указать ссылку на статью-источник в комментарии к правке.
Это заготовка статьи об авиации. Вы можете помочь проекту, дополнив её.
В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 14 мая 2011 года.

Электромагнитная катапульта

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011 года.

Электромагнитная катапульта для запуска с Луны. Эскиз.

Электромагнитная катапульта или ускоритель масс — установка для ускорения объектов с помощью электромагнитных сил. Для летательных аппаратов является альтернативой реактивному двигателю.

Принцип действия электромагнитной катапульты основан на ускорении объекта, движущегося по направляющей, с помощью магнитного поля. Скорость объекта при сходе с направляющей зависит от мощности магнитов и длины направляющей. При использовании электромагнитной катапульты для преодоления гравитации планет (например, для выведения искусственных спутников Земли и Луны) длина направляющей может достигать многих сотен километров.

Конечная скорость объекта может быть рассчитана по формуле:

v = 2 L a {\displaystyle v={\sqrt {2La}}}

Где L — длина направляющих, a — ускорение, вызванное магнитным полем.

Например, для ускорения в 4g и длины 100 км получим скорость в 2828 м/с.

Теоретически, такие ускорители можно использовать для разгона грузов. В обозримом будущем можно думать только об установке электромагнитных катапульт на спутниках планет или на планетах с разреженной атмосферой (например, Марс).

История

Первоначальная теория ускорителя масс появилась в 1897 году в научной фантастике «Поездка на Венеру» Джона Манро. Книга ссылается на ускоритель масс как на электромагнитную катапульту, которая описывается как большое количество катушек использующихся для изменения намагниченности в подходящее время для получения ускорения снаряда. Ускорение может контролироваться до такой степени, что снаряд может выстреливать.

Первый прототип электронной катапульты появился в 1976 году как опытный образец: Mass Driver 1, построенный преимущественно в Массачусетском технологическом институте. Также большое количество прототипов было создано Институтом космических исследований США, чтобы доказать их свойства и практичность. Такая система может быть использована для движения космического корабля.

Фиксированный ускоритель масс

Из-за гравитации земли, есть много трудностей в создании качественного проектора. Кроме того, в плотной атмосфере, в дополнение к воздушному сопротивлению, спроецированный объект будет замедляться, и в то же время слишком высокоскоростной объект будет генерировать невыносимо высокое тепло под действием воздушного трения, поэтому трудно достичь первой космической скорости (7,9 км / с). Поэтому планируется разместить проекторы с фиксированной массой на Луне и маленьких планетах без атмосферы.

Эти массовые проекторы, которые установлены на Луне или астероидах , в основном являются частью космического строительства. Например , план по созданию спутника космической колонии в точке Лагранжа имеет план запуска ресурса с Луны, чтобы настроить массовый проектор для запуска Луны.

Ускоритель масс на космических аппаратах

Космический аппарат может нести катапульту в качестве своего основного двигателя. С подходящим источником электрической энергии (например, ядерный реактор) космический корабль мог бы затем использовать ускоритель для выстрела кусочками материи почти любого вида, отталкиваясь тем самым в противоположном направлении. В наименьшем масштабе массы, участвующей в реакции, этот тип тяги называется ионным двигателем.

Не существует абсолютного теоретического ограничения для размера, ускорения или дульной энергии линейных двигателей. Тем не менее, допустимы практические инженерные ограничения, такие как отношение мощности к массе, рассеивание отработанного тепла и потребление энергии, которое удобнее подавать и обрабатывать. Скорость выхлопа при этом должна быть не слишком низкой и не слишком высокой.

В зависимости от цели существуют ограничения оптимальной скорости выхлопа и удельного импульса для любого двигателя, зависящего от установленных на космическом корабле источников мощности. Напор и импульс от выхлопных газов за единицу выброшенной массы меняется линейно со скоростью (импульс = mv), в то время как кинетическая энергия и количество входящей энергии пропорционально квадрату скорости кинетическая энергия = 1⁄2 mv2 ). Слишком низкая скорость выхлопа может привести к чрезмерному увеличению массы топлива, необходимого в соответствии с уравнением ракеты при слишком высокой доле энергии поступающей на ускоритель топлива, которое еще не использовалось. Более высокая скорость выхлопа имеет как преимущество, так и недостаток, повышая эффективность использования топлива (больше импульса на единицу массы выбрасываемого топлива), но уменьшая тягу и текущую скорость ускорения космического корабля, если доступная входная мощность постоянна (меньше импульса на единицу энергии, передаваемой ракетному топливу).

Поскольку электромагнитная катапульта может проецировать практически любую массу материала, он является идеальным выбором для дальнемагистральных космических аппаратов со стабильным источником питания. С ускорителем масс вы можете использовать любую массу, полученную во вселенной, в качестве топлива .

Поскольку выход электрической энергии намного более стабилен и стабилен, на этой стадии он спроектирован с использованием атомных космических аппаратов.

Недостаток этого космического корабля состоит в том, что проецируемый им материал будет продвигаться с очень опасной скоростью, что затруднит использование этого типа движителя на фиксированном канале. Соответствующая теория в настоящее время в основном основана на способности излучать только порошок. Но поскольку кинетическая энергия все еще существует, воздействие на орбиту все еще существует. Более активной теорией является запуск массы со скоростью, превышающей третью космическую скорость, чтобы ее можно было отделить от гравитационного круга Солнечной системы.

Гибридный ускоритель масс

В качестве альтернативы, ускоритель с фиксированной массой проецирует движущую массу на космический корабль, а массовый проектор на космическом корабле запускает массу. В этом случае космическому аппарату не нужно находить качество самой проекции. Система также способна одновременно доставлять на космический аппарат другие полезные материалы, такие как топливо или ядерные источники в качестве источника электричества.

Это заготовка статьи о ракетной, ракетно-космической технике или космическом аппарате. Вы можете помочь проекту, дополнив её.
Для улучшения этой статьи желательно:

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

Словари и энциклопедии

Электромагнитная катапульта относится к военно-морскому флоту и применяется на авианосцах для взлета самолетов с палуб. Взлет самолета при помощи катапульты производится с применением электрического тока, при прохождении его через звенья индуктивных катушек, выполненных по типу соленоидов, внутри которых от электромагнитного поля перемещается железный сердечник, тянущий за собой буксирным тросом самолет по палубе, постепенно приобретая при этом достаточную скорость для взлета самолета с авианосца. 1 ил.

Данное изобретение относится Военно-морскому флоту и применяется на авианосцах для взлета самолета с его палубы.

На современных авианосцах применяются паровые катапульты, на которых ставятся самолеты для взлета, при помощи подачи пара в цилиндры катапульт, при этом они дают снаружи некоторое количество пара, обволакивая им взлетную полосу палубы, что не очень приятно для обслуживающего персонала, кроме этого вот что говорится об основных недостатках паровых катапульт в: В.В.Бешанов, Энциклопедия авианосцев, стр.394, 2002 г.: «Надо сказать, что применение паровых катапульт было куплено дорогой ценой. Масса современной паровой катапульты с обслуживающими устройствами достигает 400-500 т. Их размещение требует значительных площадей и объемов. Кроме того, наряду со своими преимуществами они имеют существенные недостатки: значительный расход пара /до 20% от максимальной паропроизводительности котлов/ и пресной воды /до 80 тонн на одну летную смену/ при непрерывных полетах; интенсивное парение цилиндров при проходе человека, приводящее к усиленной коррозии деталей; сложности технического обслуживания и ремонта. Это побудило специалистов приступить к разработке принципиально новых типов катапульт — инерционной и электромагнитной».

Известна также катапульта /см. патент US 3311329 А/, осуществляющая взлет самолета с палубы корабля или с авианосца при помощи гидромеханического привода, не потребляя при этом электроэнергию.

Основной недостаток этой катапульты в том, что она конструктивно не пригодна для осуществления взлета с ее помощью тяжелых /40 тонн/ реактивных самолетов, имеющих взлетную скорость 800 км/час /см.: С.А.Мусский, Сто великих чудес техники, стр.252, 2001 г./.

Данная катапульта, по патенту US 3311229 А, пригодна только для взлета легковесных самолетов с палубы корабля или с авианосца /см.: Д.А.Соболев, Рождение самолета, стр.198-196, 1988 г./.

Ввиду того, что в настоящее время ведется разработка электромагнитной катапульты, и сколько она будет продолжаться, пока еще неизвестно, поэтому привести ее для сравнения с предложенной в заявке электромагнитной катапультой нет возможности.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, приведенных катапульт и замена их более совершенными и упрощенными в обслуживании катапультами.

Данная цель достигается тем, что под палубой авианосца помещен многозвенный соленоид, состоящий из индуктивных катушек, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса имеется кольцо, за которое крюком цепляется самолет для взлета его с палубы авианосца.

На чертеже приведена схема действующей модели электромагнитной катапульты, повторяющая по устройству оригинал, предназначенный для установки на авианосце.

В электромагнитную катапульту входят следующие устройства и элементы: самолет 1; палуба авианосца 2; буксирный трос 3; направляющее колесо 4; лебедка 5; тормозная пружина 6; трос обратного хода 7; диамагнитная труба 8; железный сердечник 9; индуктивные катушки 10; резисторы 11; тиристоры 12; изолированные контакты 13 от диамагнитной трубы 8; кнопки 14; предохранители 15, 16; выключатели 17, 18; блок электропитания 19; провода с зажимами 20, 21 и 22, 23.

Работа электромагнитной катапульты.

Чтобы привести электромагнитную катапульту в действие, предварительно, железный сердечник 9 вставляется внутрь в конце диамагнитной трубы 8; включается выключателями 17, 18 электропитание в катапульту. От подачи электропитания образуется цепь:+, зажим 23, диамагнитная труба 8, железный сердечник 9, изолированный контакт 18 от диамагнитной трубы 8, резистор 11, тиристор 12, предохранитель 16 контакт 18, зажим 22, минус, -; от этого откроется тиристор 12.

Самолет 1 своим ходом по палубе 2 подкатывается к началу катапульты, к лебедке 5 и цепляется крюком за кольцо /не показаны/ буксирного троса 8, и после подготовки самолета к взлету нажимается кнопка 14; — образуется цепь: зажим 21, контакт 17, предохранитель 15, тиристор 12, индуктивная катушка 10, кнопка 14, зажим 20. /С работой тиристора можно ознакомиться в: В.Р.Ломоносов и др., Электротехника, стр.244-247, 1990 г./

Внутри индуктивной катушки возникает электромагнитное поле, и как только соленоид втянет к себе железный сердечник 9, он по инерции приобретает скорость, сходит с контакта 18, этим индуктивная катушка 10 обесточивается, но таким же образом становится под током индуктивная катушка следующего соленоида, и так дальше процесс будет продолжаться, пока железный сердечник 9 не дойдет до начала катапульты и не упрется в тормозную пружину 6.

Железный сердечник 9, во время движения внутри диамагнитной трубы 8, за собой в противоположную сторону буксирным тросом 3, который перекинут через направляющее колесо 4, будет тянуть по палубе самолет, приобретая при этом достаточную скорость к концу катапульты, чтобы взлететь с авианосца.

Для возвращения железного сердечника 9 в исходное положение лебедка 5 приводится во вращательное движение, и она наматывает на себя трос обратного хода 7, который закреплен на кольцо /не показано/ буксирного троса 3. До этого лебедка 5 вращалась вхолостую, во время взлета самолета.

Основное преимущество электромагнитной катапульты перед другими катапультами в том, что ее можно смонтировать на любом корабле, лишь бы корабль удовлетворял своими размерами для помещения в него данной катапульты.

С катапульты можно запустить любой самолет, лишь бы он был приемлем по своему весу для этого, а также планеры, как с прицепом за самолет, так и без него, т.е. со сцеплением за буксирный трос.

Электромагнитная катапульта, предназначенная для взлета самолета с палубы авианосца, отличающаяся тем, что она размещена под палубой и состоит из индуктивных катушек типа соленоида, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса закреплено кольцо, надевающееся на крюк самолета для взлета его с палубы авианосца, причем возвращение в исходное положение железного сердечника происходит тросом обратного хода, наматывающимся на лебедку.

>Стартовая катапульта на авианосце

Катапульта на авианосце

Первый взлет самолета с палубы корабля состоялся еще в 1910 года. Однако это не более чем условное название как самолета, так и самого взлета самого взлета. Самолет представлял собой небольшой примитивный планер, который взлетал со специально сконструированного помоста размером 25*7 метров. Летательный аппарат «Кёртисс» которым управлял Юджин Эли, смог преодолеть расстояние 4,5 км и успешно приводнился, удержаться на плаву ему позволяли деревянные поплавки.

Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год

Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год

Такой самолет не мог выполнять какие-либо боевые задачи, разве что разведка и связь с отдаленными частями и формациями флота. Когда технология повторного пуска самолетов была освоена наступила эра гидроавианосцев.

Появился рад существенных технических проблем, которые необходимо было решить. В процессе модернизации летательных аппаратов и оснащении их дополнительными баками с горючим и станковыми пулеметами увеличивало их вес. Разгон на палубе уже не давал необходимого ускорения для получения взлетной тяги. Была разработана стартовая катапульта. Это были направляющие, вдоль которых осуществлялся разгон при помощи системы тросов.

Стоит отметить: Первый взлет с катапульты состоялся в 1916 году и стал возможным при непосредственной помощи в разработке отцов всей авиации братьев Райт. Направляющая рампа, установленная на авианосце США “Северная Каролина”, имела длину 30 метров и позволяла в 7 раз увеличить стартовую скорость самолета.

Особенности современных Авианосцев

  • Авианосцы — Сравнение по странам — История создания

Тип стартовых катапульт на авианосце

Сегодня применение авиации в военно-морских силах уже привычная практика. Во время проведения боевых действий при атаках наиболее удобно использовать воздушное вооружение. Однако первое время существовала проблема запуска самолета с палубы авианосца.

Катапульта позволяет в несколько раз увеличить скорость взлета с авианосца. Ее первые образцы действовали по принципу рогатки – однако такой способ не получил развития. И в настоящий момент существует два варианта данного устройства. Рассмотрим каждый из них в отдельности:

  • Паровая катапульта – для ускорения используется пар, размещенный в специальных цилиндрах под взлетной полосой. На корме корабля монтируются направляющие, через которые проходит трос, тянущий истребитель по заданной линии. Этот трос прикреплен к поршню, находящемуся внутри цилиндра. После запуска пар выталкивает поршень, который в свою очередь тянет за собой самолет. В результате достигается скорость, равная 250 км/ч – достаточная для поднятия воздушного судна в небо. В настоящее время паровая катапульта используется на американских авианосцах типа «Нимиц» и на авианесущих крейсерах некоторых других стран.
  • Электромагнитная катапульта – новая система запуска самолетов, применяемая на недавно вышедшем авианосце США – «Джеральд Р. Форд». Устройство электромагнитной катапульты состоит из: троса, направляющего колеса, магнитной трубы с железным сердечником, а также индуктивных катушек и резисторов. Принцип действия схож с предыдущим устройством, при этом самолет набирает скорость под действием магнитного поля. Движение и последующий взлет самолета с авианосца возможен строго по направляющей.

При столь быстром разгоне воздушное судно вырабатывает огромное количество раскаленного газа. Поэтому перед стартом позади самолета поднимается специальное устройство – газоотражатель. Он защищает персонал и необходимые технические установки от горячих выбросов. Принцип работы паровой катапульты значительно уступает электромагнитному устройству. Во втором случае при запуске самолета отсутствует дополнительное паровое задымление, которое препятствует нормальному обзору как со стороны пилота, так и со стороны остального персонала. При этом существует значительно меньше шансов аварийных нештатных ситуаций. Также современные методы катапультирования позволяют увеличить скорость взлета с авианосца.

Схема устройства паровой катапульты: 1 — полётная палуба; 2 — паровой цилиндр; 3 — тормозной цилиндр; 4 — труба парового коллектора; 5 — стартовый клапан; 6 — челнок; 7 — буксирный трос; 8 — задерживающее устройство.

Шло время и самолеты набирали в массе, не отставали от них и мощности катапульт. Так, например, в 20-е годы прошлого столетия катапульта на корабле «Мэриленд» имея всего 24 метра для разгона, могла передать ускорение телу 1,6 тонны до 75 км/ч. В 50 годы катапульты могли разгонять палубную авиацию до 200 км/ч массой 6 тонн и до 115 км/ч массой 28 тонн. Сегодня эти цифры практически остались неизменными, поскольку это очень сильное давление, которое оказывается на пилотов. При старте они испытывают перегрузки 6 g которые потом резко снижаются до 3 g.

Длина взлетной полосы

Большинству боевых летательных аппаратов в естественных условиях требуется около 1,5 км разгона. Если на земле проблем с этим не возникает, то в море истребитель или бомбардировщик должен осуществить подъем в условиях ограниченного пространства. Длина взлетной полосы на корабле обычно не превышает 200 метров. Например, авианосцы типа «Нимиц», находящиеся на вооружении США в количестве 10 единиц, имеют общую длину судна почти 333 метра, при этом взлетная полоса занимает не более одной трети.

В связи с этим военные инженеры стали разрабатывать варианты решения данной задачи. Так, были сконструированы катапульты, позволяющие осуществлять взлет с авианосца. Стоит отметить, что не все авианесущие корабли оснащены катапультами. Существует еще один способ запуска авиации – трамплин. Расскажем о нем на примере Российского авианосца «Адмирал Кузнецов».

Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова

Отличительной особенностью российского авианосца является возможность использования на его борту тяжелых самолетов, которые не смогут взлететь с американских более модернизированных атомных аналогов. Корабль не имеет громоздких паровых и других катапульт, вместо этого палуба имеет трамплин с углом наклона 14,3°, благодаря ему и становится возможен взлет с авианосца.

Адмирал кузнецов

На самом деле установка трамплина была вынужденной мерой. Катапульта требовала больших энергетических затрат, которые можно получить с помощью ядерных установок. В СССР же не планировалось строительство атомных авианосцев. Однако у такого судна имеются и достоинства:

  • Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова может осуществляться в любой климатической зоне, в отличие от паровых катапульт, которые не смогут работать в Северно-Ледовитом океане;
  • Отсутствие любого вида катапульты существенно освобождало место на корабле, в результате свободное пространство можно использовать для дополнительного вооружения. Так, катапульта на авианосце типа «Нимиц» занимает значительное пространство, в результате чего в качестве мощного вооружения корабль имеет только боевую авиацию. В то же время, «Адмирал Кузнецов» оснащен большим количеством другого ракетного оружия. Именно поэтому российское судно именуют тяжелым авианесущим крейсером.

В России производство современного атомного судна с боевыми самолетами на борту находится пока на этапе планирования. В случае начала строительства, электромагнитная катапульта на российском авианосце станет оптимальным устройством для подъема воздушных судов.

«Волшебный пинок»

Довольно продолжительное время самолеты взлетали с авианосцев почти как с сухопутного аэродрома – разгоняясь по полетной палубе, используя мощность только своего двигателя. К скорости самолета добавлялся лишь ход корабля. Но со временем стало понятно, что удлинять палубу бесконечно для более тяжелых машин не получится, и на авианосцы пришла катапульта. Какие технические решения использовались при катапультном старте и чем отличались в этом плане американские и британские авианосцы?

До появления катапульт перед полетами самолеты перекатывали к заднему торцу полетной палубы и выставляя рядами в зависимости от взлетного веса: впереди – истребители, за ними бомбардировщики, последними – торпедоносцы. На разбеге самолеты почти сразу поднимали хвост и быстро разгонялись.

Разбегаясь, взлетают палубные «Хеллкэты»

Со временем взлетный вес палубных самолётов рос, из-за чего увеличилась требуемая взлётная дистанция. Необходимо было «помочь» самолёту быстрее набирать взлетную скорость, и в носовой части полетной палубы начали устанавливать катапульты. По конструкции палубные катапульты были аналогичны корабельным: такой же силовой цилиндр, полиспаст, тросы. Во многих случаях на авианосцах монтировалась стандартная серийная корабельная катапульта, иногда даже с той же разгонной фермой.

«Американская классика»

Американцы трезво рассудили, что колёсному самолёту даже с помощью катапульты нужно разбегаться на «своих троих» – на собственном шасси. Разгонный путь закрепили под палубой. Салазки, на которых на корабельных катапультах разгонялись гидросамолеты, заменили на небольшой челнок. Разгонный путь закрыли съёмными (для обслуживания) панелями, оставив узкую прорезь, из которой над палубой торчала небольшая головка с крюком. Похожие крюки поставили на самолётах. Перед стартом челнок соединяли с самолётом тросом с двумя петлями – бридлем. Самолёты разгонялись несколько неестественно – задрав нос практически на взлётный угол. Катапульта легко «преодолевала» такое увеличение лобового сопротивления самолёта, зато в момент отрыва подъемная сила была максимальной.

Если на салазки корабельной катапульты самолет устанавливался краном «точно по месту», на авианосце требовалось сначала выставить самолёт точно над разгонным путем.

Американцы разработали простую и надежную технологию катапультного взлёта, которую применяли до 50-х годов. Самолет на собственной тяге следовал к месту старта. Пилоту помогала палубная команда и специальные приспособления, устанавливаемые на стартовой позиции: параллельно разгонной дорожке закреплялись направляющие в виде отрезка трубы или деревянных брусков. Для их установки в палубе имелись специальные отверстия, а на направляющих – штыри.

«Уайлдкэт» занимает свое место на старте

Расположение отверстий для установки направляющих соответствовало колее и базе шасси всех типов самолетов авианосца, приспособленных для катапультного взлёта. При взлёте нового типа самолёта (пикировщика вместо истребителя, например) расстановка направляющих менялась по разметке, нанесенной на палубе. Когда самолет подходил к месту старта по диагонали (на эскортных авианосцах из-за узкой палубы самолёт подходил к площадке сзади), ставились два бруса: для одного из колес основных опор и для хвостового колеса. У левой катапульты направляющая основного колеса ставилась справа, хвостового – слева (на правой катапульте – наоборот). При подходе самолета к левой катапульте он касался правым колесом бруса и останавливался, а палубная команда начинала толкать его хвост до упора костылём в задний ограничитель.

Затем самолёт перемещался вперед до упора о поперечный брус, закрепленный сбоку от продольного. В этом положении к самолету «подгоняли» челнок и набрасывали бридль, а к хвостовой скобе цепляли задержник – он соединял самолет с палубой и удерживал его до максимального стартового натяжения челнока катапульты. С “палубной” стороны задержника имелись цапфы для зацепления за зубчатую рейку, заделанную в палубе на некотором расстоянии от разгонного пути.

Противолодочный «Эвенджер» на «растяжке» за секунду до старта

Рейка обеспечивала установку задержника при любой длине фюзеляжей базирующихся на авианосце самолетов. С «самолетной» стороны находился широкий крюк, которым задержник цеплялся к скобе в хвосте самолета. После установки бридля и задержника, убиралась поперечная колодка и небольшим давлением в цилиндр система «задержник – самолет – бридль» натягивалась. Пилот давал полный газ, «стреляющий» офицер – отмашку, оператор открывал клапан – взлет!

На больших авианосцах типа «Йорктауна» или «Эссекса» кроме катапульт на полетной палубе имелась траверсная (поперечная) катапульта на ангарной палубе. Это было сделано для взлета дежурных истребителей: при возвращении самолетов на авианосец они обычно накапливались в носу и взлет был уже невозможен. Чтобы установить самолет за челноком, к выступающей части ангарной площадки пристыковывались аутригеры с гнездом для задержника. Катапульта работала в обе стороны.

Траверсная катапульта с установленным на ней «Хеллкэтом»

Переход самолетов на шасси с носовой опорой улучшил маневренность самолетов на палубе. Установка по месту самолетов с носовым колесом упростилась: пилот видел перед собой разметку на палубе и разгонный путь, и на малом газу выруливал достаточно точно. Пилоту мог помочь один из регулировщиков, установив водило на оси самоориентирующегося носового колеса, поворачивая его в нужное время в нужную сторону. При управляемой носовой тележке задача еще более упрощалась. К тому же, подобное шасси допускало небольшие углы между продольной осью самолета и прорезью челнока. Достаточно было точно установить переднее колесо – в движении самолет сам выходил на нужную соосность.

Управляемая носовая тележка позволила ввести автоматическую систему центровки самолета на катапульте. В районе старта с двух сторон разгонного пути под палубой уложили электрические кабели. Проходящий по ним ток создавал электромагнитное поле, которое улавливают датчики в носу самолета. Сигнал от датчиков передается на гидросистему управления передней опорой. Пилот направляет самолет в сторону катапульты, а дальнейшее «прицеливание» происходит автоматически.

«Скайхок» выруливает с помощью «внешнего» управления

В 60-е годы произошли существенные изменения в технологии катапультного взлета, связанные с переходом на жесткую тягу к челноку. Переднюю опору шасси палубных самолетов стали делать усиленной, поворотной, с двухколесной тележкой. На поворотную часть спереди шарнирно установили жесткую тягу-штангу с Т-образным концом. Гидроприводом штанга может радиально опускаться и подниматься. Теперь «башмак” челнока катапульты не заходит за переднюю опору шасси самолета. Чтобы при остановке челнока в конце разгона колеса не цепляли “башмак”, его ширину сделали чуть меньше просвета между колесами. После освобождения от катапульты штанга автоматически прижимается к стойке опоры и не мешает при уборке шасси. “Башмак” на челноке быстросъемный, так что “старые” самолеты могут пользоваться той же катапультой, но после замены “башмака” и с помощью бридля. Так до недавнего времени происходило на французском «Де Голле»: штурмовик «Супер Этандар» тянул бридль, а истребитель «Рафаль» имеет жесткую тягу.

Усиленная конструкция передней опоры, приспособленная для жесткой сцепки с челноком, позволила перенести на нее и скобу задержника. Теперь на старте планер самолета не растягивается между бридлем и задержником, все усилия передаются через переднюю стойку.

Теперь все происходит само собой

С переходом на жесткую связь с “челноком” центрировать самолет по оси разгонного пути стали с помощью направляющего «желоба», устанавливаемого на прорезь катапульты. Расстояние между стенками «желоба» равнялась просвету между колесами носовой тележки. С появлением автоматической системы “желоб” устанавливать перестали. Упростился процесс установки самолета на катапульту: самолет с опущенной штангой и установленным задержником подъезжает к “башмаку”, штанга переезжает его и зацепляется за передний торец, а цапфы задержника одновременно входят в прорезь на палубе. Все это происходит автоматически, практически без участия палубной команды.

Британский подход – усложнить, чтобы упрощать

На британских авианосцах долго обходились без палубной катапульты. В 1935 году при модернизации авианосцы «Глориес» и «Корейджес» получили по две корабельные катапульты. Чтобы не резать палубу, разгонный путь уложили прямо на нее, прикрыв с боков плитами. Возможно из-за этого, а может, чтобы иметь возможность запускать и гидросамолеты, адаптировать катапульты к палубным условиям не стали, сохранив старую разгонную тележку. На тележке имелись четыре высокие стойки, на которые устанавливался самолет своим фюзеляжем (летающая лодка «Валрусе» – лодочным корпусом). В фюзеляже в этих местах делались усиления и выводились цапфы.

Сход с тележки палубной катапульты при отрыве самолета

При остановке тележки в конце разгонного пути передние стойки и вершины задних заваливались вперед и самолет как бы повисал в воздухе. Так как практически все британские поплавковые гидросамолеты имели колесных «братьев», цапфы под катапульту монтировались на всех самолетах, и палубной катапультой могли воспользоваться самолеты разных типов.

Если на бортовую катапульту гидросамолет устанавливали с помощью крана, на стартовой позиции палубной катапульты был сделан «подиум», на который самолет наезжал. После этого его выставляли горизонтально и цепляли стойки тележки.

Разгон торпедоносца «Барракуда» катапультой

На катапультах авианосцев предвоенной и военной постройки «корабельные» тележки были заменены на новые, которые позволяли устанавливать самолеты, значительно отличавшиеся длиной фюзеляжа. Тележка состояла из двух связанных между собой частей, расстояние между которыми регулировалось. Самолеты вывешивались на стойках тележки и некоторые (истребитель «Сифайр», например) разгонялись, не касаясь колесами палубы. Тележку тянул челнок, соединявшийся тягами с вершинами ее передних стоек.

При остановке тележки челнок проскакивал вперед и заваливал стойки. Чтобы точно выставить самолет на старте, по сторонам разгонного пути были уложены направляющие продольные брусья, а из палубы поднимались клавишные колесные упоры, служившие задержником.

Стойки завалены, «Барракуда» в воздухе

В войну британцы по ленд-лизу получили американские эскортные авианосцы вместе с самолетами, вот только американские самолеты не могли пользоваться британскими катапультами, и наоборот. После войны британцы отказались от разгонных тележек, перейдя на американский способ со сбрасываемым бридлем. Вот только американский тип задержника не мог быть использован, так как в конструкции британских поршневых самолетов не предусматривалось соответствующие усиления фюзеляжа. В качестве задержника применили выдвижные клавишные тормозные колодки, которые в момент старта прятались вровень с палубой.

На стартовую позицию «Файрфлай» выдвигался «по-американски» (по диагонали), но дожидался запуска катапульты, «упираясь» колесами в колодки

Когда в рамках НАТО потребовалась унификация систем, британцы перешли на американскую технологию катапультирования с тросовым бридлем и задержником, усилив соответственно конструкцию своих новых палубных самолетов. Только им не понравилась вся эта возня с установкой самолетов на стартовой позиции, требовавшая многочисленного персонала. Этот процесс британцы кардинально механизировали.

Для точной поперечной установки в палубе смонтировали два ряда убирающихся колесных упоров, поднимавшихся «домиком». Для установки самолета точно над прорезью челнока применялась поперечная роликовая дорожка с электроприводом на ролики, уложенная перед передним рядом упоров. Когда самолет выезжал на стартовую позицию, он упирался основными колесами в первый ряд щитков, при этом колеса оказывались на роликовой дорожке, которая сдвигала самолет влево-вправо. После этого цеплялся бридль и задержник; затем первый ряд упоров опускался, бридль натягивали, и самолет «переезжал» до второго ряда упоров. Перед стартом по команде стреляющего второй ряд убирался. Впоследствии второй ряд упоров был демонтирован или не использовался.

«Однорядный» комплекс центрирования самолетов на стартовой позиции. Полосами отмечена колея различных типов самолетов

Особенностью отличался взлет тяжелых самолетов: из-за небольших размеров авианосцев и, соответственно, короткого разгонного пути, «Скимитары», «Буканиры» и «Фантомы» стартовали с увеличенным (взлетным) углом атаки.

На «Скимитаре» и «Буканире» скоба задержника находилась в хвосте фюзеляжа, перед ней стояла выдвижная «пята» с колесом. Когда перед стартом колесные упоры убирались и челнок подавался вперед, задержник подтягивал хвост самолета к палубе, и он «садился» на хвостовую «пяту», а носовая часть «вздыбливалась». В таком положении самолет стартовал и, благодаря расположению крюков бридля по оси основных колес, разгонялся с поднятой передней опорой.

«Буканир» на старте

На американском «Фантоме», как и на некоторых других палубных самолетах, носовая стойка могла сильно удлиняться гидравликой. Когда британцы приняли на вооружение “Фантом”, они попросили компанию «Макдоннел Дуглас» еще больше удлинить стойку, так как британская система «задирания носа» самолета для “Фантома” не годилась: крюки для бридля стояли перед основными опорами, а задержник крепился далеко от хвоста, и при натяжении бридля нос самолета прижимало к палубе.

Что касается других авианосных держав, то на японских авианосцах катапульт не было, а французские послевоенные авианосцы использовали американские наработки.