Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Впечатляющий взлет Boeing B-47B.

Сегодня у нас продолжение статьи о ракетных ускорителях для самолетов, опубликованной здесь 30.09.14. Поэтому пусть вас не удивляет, что рассказ начинается, можно сказать, «с полуслова». Приступим…

Системы безаэродромного старта.

Одним из таких экспериментов стали работы по созданию систем безаэродромного старта. В США практикуется название «точечный» или «нулевой старт». В английском: zero-length launch system или zero-length take-off system (ZLL, ZEL, ZELL). Такое название более точно определяет конструктивное исполнение западных агрегатов этого типа.

Сама идея иметь возможность при необходимости отправить самолет в воздух без наличия настоящей ВПП существовала давно и в различных странах. И даже в определенных конструктивных решениях воплощалась в жизнь.

В качестве примера использования для этой цели стартового ракетного ускорителя можно привести корабельную систему САМ ship, применявшуюся на некоторых британских торговых судах во время Второй Мировой войны при следовании их в северных морских конвоях.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Hawker Hurricane на корабле САМ.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Sea Hurricane Mk IA с борта судна.

Эта система производила катапультирование самолетов-истребителей Sea Hurricane Mk IA, принадлежащих британским ВВС (RAF), с борта судна путем быстрого разгона его по специальным направляющим с помощью порохового ракетного ускорителя. САM ship означает Сatapult Aircraft Merchant ship.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Установка Sea Hurricane Mk IA на подвижной рампе.

Истребитель после старта боролся против атакующих самолетов противника и, надо сказать, довольно успешно.

Однако, обратная посадка конечно же предусмотрена не была (не авианосец все же). Летчик либо искал площадку для посадки на берегу, либо покидал машину с парашютом из расчета, что его подберут свои. Самолет получил любопытные прозвища «Hurricat» и «Catafighter«. Собственно ускоритель закреплялся не на самолете, а на подвижной пусковой рампе, скользящей по направляющим. Самолет уже крепился на этой рампе и, таким образом, отработанный ускоритель оставался на корабле.

Во времена Холодной войны в 50-е годы инженеры ведущих авиационных держав вернулись к разработкам систем  безаэродромного старта. Теперь это уже были эксперименты с реактивными самолетами. Параллельно (и даже несколько ранее) шли разработки по применению ракетных ускорителей на вновь создаваемых крылатых ракетах большой дальности с аналогичным стартом, таких как MGM-1 Matador в США и комплекс C-2 Сопка (на базе КС-1 «Комета») в СССР.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Крылатая ракета С-2 "Сопка" на пусковой установке.

В ОКБ Микояна была разработана система безаэродромного старта для самолета МиГ-19. Главные составляющие системы — самолет СМ-30 и пусковая установка ПУ-30. Самолет представлял из себя модификацию МиГ-19С в плане усиления конструкции и приспособленности ее к погрузке на ПУ, установке ракетного ускорителя и ракетным запускам.

Пусковая установка, оснащенная подъемно-поворотным механизмом, была смонтирована на автомобильном шасси и могла буксироваться достаточно мощным тягачом . для этих целей был приспособлен ЯАЗ-210. Направляющие могли подниматься вверх до 30°(угол возвышения), в транспортировочном положении угол составлял 7°.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

СМ-30 на пусковой установке ПУ-30.

Самолет фиксировался на направляющих специальными срезными болтами. В процессе запуска двигатели выводились на форсажный режим, после этого летчик запускал из кабины стартовый ускоритель. По достижении тяги определенного уровня болты срезались и самолет начинал движение.

На СМ-30 устанавливался твердотопливный ракетный ускоритель ПРД-22, который мог обеспечить тягу до 40.000 кГ в течение 2,9 с. Перегрузка при этом достигала 4,5-5g. Первый пилотируемый «огневой» взлет состоялся в апреле 1957 года.

Ускоритель был одноразовым, после выработки топлива сбрасывался. Его сопло было выполнено отклоненным вниз так, что вектор тяги проходил  через центр масс самолета, что  повышало его устойчивость в продольном отношении.

Интересно, что была возможность (при использовании еще более мощного ускорителя) выполнения катапультного устройства с полностью «нулевыми» направляющими, то есть совсем короткими или практически без них. То есть это был бы в чистом виде «нулевой старт». Однако от этого отказались из-за необходимости обеспечения безопасности и недопустимости больших нагрузок на организм летчика.

В результате ПУ вместе с самолетом получилась довольно громоздкой, что ощутимо усложняло транспортировку, которая итак была очень нелегкой, принимая во внимание ситуацию с дорогами, особенно на Севере и Дальнем Востоке. Это в конечном итоге стало одной из причин закрытия программы СМ-30/ПУ-30, хотя и было принято решение о начале выпуска малой серии.

Другими (основными) причинами были: необходимость обеспечения посадки запускаемого самолета (при отсутствии аэродромов ) и главная – появление и развитие зенитно-ракетных комплексов, которые могли успешно решать задачи, поставленные перед СМ-30.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет СМ-30 вне пусковой установки.

В дальнейшем на основе уже собранного первого самолета из несостоявшейся серии был разработан проект самолета укороченного взлета. Специально под него создали стартовые ускорители ПРД-23, которые устанавливались по одному с каждой стороны в задней части фюзеляжа и сбрасывались после отработки. Проект тоже был закрыт, но разработки пригодились в дальнейшем для аналогичных экспериментов с самолетом Миг-21.

Аналогичные работы проводились также в США, Германии и Франции. Первым пилотируемым самолетом стал Republic F-84G Thunderjet. Испытательные полеты начались в 1953 году, первый «огневой» старт состоялся 5 января 1954 года.  Американцы использовали опыт, накопленный при создании крылатой ракеты Martin MGM-1 Matador, принятой на вооружение в 1952 году, в особенности это касалось пусковой установки и ракетного ускорителя. Для самолета они имели практически те же параметры, что и для крылатой ракеты. Тяга стартового твердотопливного ускорителя ракеты (конструкция компании Aerojet) составляла 24000 кгс.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Старт крылатой ракеты MATADOR.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

F-84G Thunderjet ZEL на пусковой установке.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет F-84G в проекте ZELMAL. В задней части самолета виден гак.

В связи с запусками F-84G была попытка реализовать целую комплексную программу. Она была направлена также и на решение проблемы посадки самолета после нулевого старта и выполнения боевой задачи. Эта программа получила название «Zero Length Launch / Mat Landing (ZELMAL)». Вторую часть этого названия можно буквально перевести, как посадка на мат.

И это был именно мат, большая надувная конструкция для смягчения удара при приземлении. Она имела размеры 25х245х1м и была снабжена тормозным тросом, за который самолет должен был зацепиться специальным крюком (гаком) при посадке. Что-то типа аэрофинишера на авианосце.

Программа была выполнена только наполовину. То есть взлеты были достаточно удачные, а вот «посадки на матрас» не получались. Не выдерживали ни конструкция, ни материал мата,  как до начала полетов, так и во время посадок. Имели место даже аварии с повреждением самолета и травмированием летчика.

После 28 полетов программу с самолетом F-84G закрыли. Однако, не отказались от самой идеи ZEL. Предполагалось, что пилот после обработки цели сможет приземлиться на дружественной территории. Исходя из задачи транспортировки ядерного оружия такие полеты должен был выполнять более тяжелый (и больший по грузоподъемности) самолет. Поэтому для дальнейших экспериментов выбрали самолет F-100 Super Sabre.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет F-100D на пусковой установке. Хорошо виден ракетный ускоритель.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет F-100D на пусковой установке ZELL.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Старт F-100D ZELL.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет F-100D-60-NA (Zero-Length Launch)из специального укрытия ("special weapon shape")

Этот самолет был практически вдвое тяжелее F-84G, поэтому требовался более мощный стартовый ускоритель. Он был сделан компанией Rocketdyne ( занимается разработкой космической техники) и развивал тягу 59.000 кГ в течение 4 с. За это время самолет набирал высоту 120 м и разгонялся практически до 450 км/ч.

Старт был именно точечный. Никаких направляющих (как на СМ-30) на пусковой установке не было. Взлет производился с выпущенными шасси (исходя из конструкции ПУ). После отработки ракетный ускоритель сбрасывался с использованием  пиротолкателей. Испытания проходили успешно. Из соображений отработки методов усиленной защиты ядерного вооружения несколько взлетов было выполнено из специального защищенного укрытия.

В 1963 году аналогичные испытания (с помощью USAF и использованием их наработок) , провели и в Германии. Здесь была использована модификация  самолета Lockheed F-104 Starfighter – F-104G. Этот самолет сейчас стоит на открытой стоянке берлинского музея военной истории (Bundeswehr Museum of Military History — Berlin-Gatow Airfield).

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Германский проект F-104G ZELL.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

F-104G ZELL в авиационном музее в Германии.

В итоге все программы по испытаниям систем безаэродромного старта были прекращены. Причины к этому были практически те же, что и для СМ-30 в СССР.

Однако, экзотика на этом не закончилась. Примерно в это же время (50-е годы) возобновился интерес к ракетным ускорителям, работающим на основе ЖРД. Эти ускорители не относились к стартовым и предназначались, как уже выше упоминалось, для улучшения высотно-скоростных характеристик, которые не могли обеспечить штатные двигатели. Как раз тогда шла борьба за освоение сверхзвука и достижение больших высот полета.

Несколько примеров самолетов с ЖРД-ускорителями.

В Франции с конца 1948 по лето 1958 года существовала программа создания прототипа истребителя-перехватчика. Компания SNCASO (Société nationale des constructions aéronautiques du sud-ouest, или просто,

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Ракетный ускоритель SEPR 481.

Sud-Ouest – впоследствие участвовала в создании консорциума Airbus) разработала самолет SO.9000 Trident I.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Ракетный ускоритель SEPR 63(1).

Он был оборудован двумя ТРД, размещенными на законцовках крыла и одним жидкостным ракетным двигателем SEPR 481 в хвостовой части фюзеляжа. При экономичном режиме на взлете, в крейсерском полете и посадке работали только ТРД. Ракетный ускоритель включался для разгона и набора большой высоты. Однако, он мог применяться и на других режимах полета, начиная со взлета, так что формально Trident был самолетом с комбинированной силовой установкой.

ЖРД разработала французская фирма Société d’Etude de la Propulsion par Reaction (название двигателя – аббревиатура). Ныне это подразделение Snecma Propulsion Solide, занимающееся разработкой и производством ракетной техники.

SEPR 481 – трехкамерный двигатель в качестве топлива использовавший «фуралин», или ТХ2, (45% — фурфуриловый спирт, 45% — ксилидин, 10% — метанол). Окислителем служила азотная кислота. Каждая камера давала 1500 кгс тяги, общая тяга около 4500 кгс. На самолете была достигнута высота 15850м и скорость 1,55М.

В 1954 году была построена следующая модель SO.9050 Trident II. На ней стояли более мощные ТРД и двухкамерный двигатель SEPR 631. Тяга камер ЖРД была такой же, как и на 481-м. Суммарная тяга составляла порядка 3000 кгс. Это меньше, чем на предыдущей модели, однако из-за меньшего количества камер сгорания (и расхода топлива) время работы двигателя увеличивалось практически на 50%, что позволяло достичь больших высот и скоростей.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет SO.9050 Trident II.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Наземное включение ЖРД на самолете

Trident II в мае 1958 года достиг скорости 1,94М и высоты 24300 м. Однако, несмотря на достижения  практически сразу после этого программа была закрыта. В этот период уже вовсю летал истребитель «Мираж».

С самого начала проектирования на прототипе Mirage I устанавливался однокамерный жидкостный ракетный ускоритель SEPR-66 c  тягой 1500 кгс (с ним он достиг скорости 1,6М), предназначенный в основном для ускорения в полете с целью выполнения задач перехвата воздушных целей. На втором Мираже ускорителя не было, но возможность его установки вернули на Mirage IIIА(С,E).

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет Mirage I. Ракетный ускоритель в нижней части фюзеляжа.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Ускоритель SEPR 66 на самолете Mirage I.

На этих модификациях под фюзеляжем, ближе к его задней части может быть установлен SEPR-840/841 для IIIА/С и SEPR-844 для IIIС/E. Тяга всех вариантов 1500 кгс. Блок ЖРД содержит в себе сам двигатель и емкость с окислителем (азотная кислота, 300 л). Для 840/841 в качестве топлива используется фуралин (ТХ2). Он находится в баке в передней части фюзеляжа Обычно вместо съемного контейнера с пушечной установкой.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Установка ракетного ускорителя SEPR 841/844 на самолеты MIRAGE IIIA/C/E.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Ускоритель SEPR 844 на самолете Mirage IIIC.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Жидкостный ракетный ускоритель SEPR 844 в музейной экспозиции. В правой части - насосы, посередине - бак с окислителем, слева - KC.

844-му топливом служит самолетный керосин. Для обеспечения розжига в этом случае (керосин не самовоспламеняется при взаимодействии с азотной кислотой) в блоке есть небольшая емкость со смесью ТХ (триэтиламин + ксилидин), которая способствует надежному химическому розжигу. Блок ЖРД в случае аварийных обстоятельств может быть сброшен в полете.

В мае 1949 года в США совершил свой первый полет самолет Republic XF-91 Thunderceptor. Это был экспериментальный самолет перехватчик. Его двигательная установка состояла из 2-ух двигателей. Первый, основной, турбореактивный General Electric J47 с тягой 3100 кгс, второй – вспомогательный жидкостный ракетный Reaction Motors XLR11 с тягой 2700 кгс. Двигатель был четырехкамерный, камеры могли работать либо по одиночке (тяга 675 кгс), либо в пакете.

ТРД использовался как главный двигатель работающий на всех режимах. Ракетный же двигатель включался при необходимости набора высоты и перехвата. Он располагался под фюзеляжем в задней его части. Над фюзеляжем находились топливные баки и система управления. Топливом служил спирт, окислителем – жидкий кислород. XF-91 стал первым американским истребителем, превысившим скорость звука. Однако несмотря на свои качества и оригинальность в серию он не пошел.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет Republic XF-91 Thunderceptor.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Republic XF-91 Thunderceptor.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

ЖРД Reaction Motors XLR11.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Работы на двигателе самолета Republic XF-91 Thunderceptor.

Проекты, в которых ЖРД в определенном смысле выполняли функции ракетных ускорителей, были в 50-х и в Великобритании (RAF). Это проекты самолетов с комбинированной силовой установкой Saunders-RoeSR53 и SR177. На этих самолетах кроме штатных ТРД (ТРДФ для SR177) присутствовали жидкостные ракетные двигатели. Для 53-го — de Havilland Spectre с тягой 3570 кгс, для 177-го — de Havilland Spectre 5A с тягой 4400 кгс. В качестве топлива использовался керосин, в качестве окислителя – перекись водорода.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Британский опытный самолет SR53.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

ЖРД De Havilland Spectre для самолета Saunders-RoeSR53.

Оба проекта были закрыты, просуществовав совсем недолго (1957-1960, SR177 так и не поднялся в воздух) из-за изменения политики правительства и перенесения внимания с пилотируемых ЛА на развитие ракетостроения (1957 White Paper on Defence).

Одним из самых известных на Западе был американский проект Lockheed NF-104A. Этот самолет был создан на базе Lockheed F-104A Starfighter как тренировочный для программы подготовки пилотов экспериментальных аэрокосмических самолетов Х-15 и X-20 Dyna-Soar.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

ЖРД AR2-3.

Самолет был построен в количестве трех штук и с 1963 по 1971 год использовался в школе U.S. Air Force Test Pilot School (обучение пилотов и инженеров экспериментальных ЛА). Главным  его отличием от базового самолета был небольшой  дополнительный (помимо базового ТРДФ General Electric J79-GE-3B) жидкостный ракетный двигатель Rocketdyne  AR2-3, а также система реактивного управления (то есть наличие двигателей ориентации, как на орбитальных космических кораблях).

Примерный профиль специального полета такого самолета обычно был таков. Он набирал высоту за счет разгона и работы ЖРД. На высоте около 10700м набирается скорость 1,9М после чего включается ракетный двигатель и работает до выработки топлива. После достижения 2,1М самолет переходит в набор под углом 50°-70°, сохраняя перегрузку не более 3,5 g. На высоте около 22300м выключается форсаж основного двигателя и далее на 25900м ТРД выключается полностью и далее, если выключился ЖРД, идет движение по баллистической траектории.

После набора максимальной высоты на спуске в плотных слоях атмосферы производится запуск двигателя и следование на аэродром посадки. Максимальная высота во время полетов составила более 36600м.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Высотные полеты Lockheed-NF-104A в наборе с работающим ЖРД.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Экспериментальный самолет Х-15.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Хвостовая часть NF-104A с ракетным двигателем Rocketdyne AR2-3 (осматривает Chuck Yeager).

Ракетный двигатель  AR2-3 имел тягу 2930 кгс и работал на топливе JP-4 (керосин+ бензин, примерно 50/50 или AVTAG, распространенное топливо в USAF между 51 и 55 г.г.). Окислителем служила 90%-ная перекись водорода (Н2О2). На имеющемся запасе топлива и окислителя ЖРД на NF-104A мог проработать около 100 с. Уровень тяги регулировался пилотом из кабины. Двигатель устанавливался в корневой части киля.

Еще один подобный эксперимент был проведен в США в 1957 году. Аналогично , NF-104A  то есть в корне киля, ставился дополнительный жидкостный ракетный двигатель-ускоритель фирмы Rocketdyne AR-2 с тягой 2270 кгс на самолете FJ-4F Fury, одного из финальных самолетов-модификаций линейки F-86 Sabre. Как и все двигатели AR он работал на топливе JP-4 и перекиси водорода. Всего было сделано два таких самолета и по неофициальным данным была достигнута  скорость 1,41М и высота 21700 м.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Исходный FJ-4F Fury.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Экспериментальный Fury с ЖРД- ускорителем.

Это в общем-то все экзотика, но была и рутинная практика. Со второй половины 60-х до начала 90-х годов на вооружении ВВС ЮАР находился штурмовик английского производства Blackburn Buccaneer в версии S.50. Этот вариант самолета предназначался для эксплуатации с так называемых аэродромов «hot-and-high«, то есть с не очень благоприятными условиями для работы двигателей.

В хвостовой части этого самолета были установлены два жидкостных ракетных ускорителя для осуществления взлета самолета с полной нагрузкой. В качестве ускорителей использовались ЖРД Bristol Siddeley BS.605, сделанные специально для S.50.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Вlackburn Buccaneer.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет самолета Buccaneer S.50 с работающими ускорителями взлета.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

ЖРД Bristol Siddeley-605 для самолета Buccaneer S.50.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Двигатель Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor.

BS.605 был выполнен на базе меньшей камеры сгорания двухкамерного двигателя Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor, который ставился на крылатую ракету конца 60-х Blue Steel. Двигатель работал на керосине и перекиси водорода и мог в течение 30 с выдать тягу 1800 кгс.

Завершить  этот перечень можно интересными примерами советских экспериментальных реактивных самолетов с жидкостными ракетными ускорителями. Причины возникновения такого рода проектов с середины 50-х годов в Советском Союзе все те же: истребителям нужна была скорость и высота. Техника быстро прогрессировала и с середины 1956 года небо СССР уже уверенно и безнаказанно утюжил Lockheed U-2 , тем самым обозначая уровень, к которому нужно было стремиться.

С 1954 года в ОКБ Микояна началось создание экспериментального истребителя-перехватчика Е-50. Кроме штатного ТРДФ  РД-9Е на нем был установлен дополнительный двигатель ЖРД С-155 конструкции известного создателя двигателей для ракетной техники Л.С.Душкина.

Ракетный ускоритель был предназначен для повышения  высотности и скоростных возможностей самолета. Основным его предназначением была работа на высоте (выше 6000 м), однако он мог включаться и при взлете, значительно сокращая взлетную дистанцию. Летную отработку этого двигателя в процессе создания Е-50 проводили на летающей лаборатории Ил-28.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Экспериментальный Е-50. Видно место установки ЖРД.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Е-50, вид спереди.

Двигатель размещался в основании киля истребителя. Баки с топливом и окислителем – в фюзеляже. В качестве топлива использовалась смесь ТГ-02 (упоминалось выше) с керосином. Окислителем служил азотный окислитель АК-20 (20% тетраоксида азота N2O4, остальное — азотная кислота). Воспламенение самопроизвольное при соприкосновении компонентов. Кроме того для привода турбонасосных агрегатов, подающих топливо и окислитель в камеру сгорания, использовалась перекись водорода, работавшая по принципу «холодной реакции» (упоминалось выше).

Тяга двигателя составляла 3700 кгс, среднее время работы до выработки топлива 4,5 мин. Максимальная высота, достигнутая при испытаниях составила 25580 м, скорость – 2470 км/ч (на высоте 18000 м). Хорошие результаты, однако проект дальше полетов опытных экземпляров не продвинулся. Остался не решенным вопрос наземного обеспечения работы ЖРД, что для обычной эксплуатации оставалось пока делом сложным из-за агрессивности компонентов топлива.

Расположение двигателя в киле тоже было видимо не самым правильным. Во время приемочного полета третьего опытного экземпляра Е-50, совершаемого летчиком ГК НИИ ВВС, произошел взрыв турбонасосного агрегата. В результате разрушилась конструкция киля и задней части фюзеляжа. Самолет стал неуправляем, сорвался в штопор, выйти из которого не было возможности. Самолет разбился, летчик погиб, несмотря на катапультирование.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Экспериментальный самолет Е-50А.

Однако, уже в середине 1956 года проект Е-50 доработали до уровня Е-50А. На новый самолет планировалась установка более мощного двигателя Р-11Е-300. Ракетный ускоритель С-155 остался в киле, но система его питания и управления была вынесена в подфюзеляжный съемный контейнер. Этот вариант тоже так и не пошел в серию.

Свой экспериментальный самолет с дополнительным ЖРД в 1956 году появился и в ОКБ Яковлева. Это был Як-27В (модификация опытного Як-27), у которого в хвостовой части фюзеляжа разместили дополнительный ЖРД – все тот же С-155 с несколько измененной системой управления и  подачи топлива. Такое расположение было выгоднее, чем у Е-50. Кроме того у яка был больший запас топлива (как для ТРД, так и для ЖРД).

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет Як-27В с жидкостным ракетным ускорителем С-155.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет Як-27В. Вид сбоку.

При минимальной тяге ЖРД запаса его топлива хватало на 265 с работы, при минимальной – на 160 с. Максимальная скорость при испытаниях составила 1900 км/ч, а высота – 23500 м. Ускоритель запускался обычно на высоте около 14000 м. До этого с высоты 9000 м шел набор на форсажной тяге.

Несмотря на начавшееся серийное производство эта тема, как и некоторые другие темы в КБ Яковлева была закрыта.

Практически параллельно с исследованиями по теме истребителей серии «Е» в микояновском ОКБ летом 1956 года начались работы по модернизации самолета МиГ-19 (МиГ-19С и МиГ-19П) в различные варианты «СМ». Работы проводились по целому ряду направлений, начиная от дозаправки в воздухе и кончая системами вооружения и безаэродромного старта (выше уже упоминалось).

Были разработаны и варианты применения жидкостных ракетных ускорителей для улучшения высотно-скоростных характеристик истребителей. В результате ЖРД ставились на следующие варианты самолетов: СМ-50/51/52; СМ-12ПУ/ПМУ. Использовались ракетные ускорители У-19/19Д/19М. Схема установки на всех модификациях самолета была одинакова – под фюзеляжем в съемном контейнере.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет СМ-50 с ускорителем У-19.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Экспериментальный СМ-50. Вид спереди.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Экспериментальный самолет СМ-12ПМУ с ускорителем типа У-19.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет СМ-12ПМУ. Вид спереди.

В нем помещались как сам двигатель с системами, так и топливо с окислителем. На У-19 и 19М стоял двигатель С3-20М5 разработки НИИ-88 (ныне ЦНИИмаш в г.Королев) под руководством Д.Д.Севрука. Тяга двигателя 3180 кгс. На У-19Д стоял практически аналогичный двигатель РУ-013 конструкции Л.С.Душкина (создателя С-155). Тяга этого двигателя составляла 3100  кгс. В качестве топлива для обоих движков использовалась ТГ-02, окислитель – Ак-20. Воспламенение самопроизвольное при соприкосновении компонентов. Время работы ускорителей всех моделей около 3,5 мин.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Ускоритель У-19.

На самолетах СМ12ПМ/ПМУ устанавливались ускорители У-19Д и У-19М. На СМ-50/52 стоял У-19, на СМ-51 – У-19Д. СМ-52 отличался от других модификаций другими основными двигателями. На этом варианте были установлены модернизированные двигатели Р3-26 (на других самолетах стояли РД-9БФ, на  СМ12 тоже Р3-26).

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Двигатель С3-20М (для ускорителей типа У-19).

Ускоритель после отработки ЖРД мог сбрасываться, чтобы не добавлять лишний вес и не увеличивать аэродинамическое сопротивление. То есть он был по сути дела одноразовым. В результате испытаний были достигнуты высоты до 24500 м и скорости до 1750 км/ч.

Значительно большая, рекордная высота была достигнута на самолете Е-66А (Е-6Т/1 — линия МиГ-21)), на котором помимо штатного двигателя стоял жидкостный ракетный ускоритель У-21 с двигателем СЗ-20М5А. Это была усовершенствованная модификация У-19, с аналогичной установкой под фюзеляжем. Достигнутая высота составила 34714 м  (28.04.61).

Рассматривался также вопрос установки двух ускорителей РУ-013 на разрабатываемый истребитель Су-9, но здесь дальше намерений дело не двинулось. Да и в отношении остальных программ взгляды высшего руководства быстро менялись. Оказалось, что для обеспечения наземной эксплуатации применяемых ЖРД придется потратить большие средства на модернизацию инфраструктуры из-за специфики применяемых токсичных топлив.

Более того, выяснилось, что несмотря на высокие скоростные и высотные характеристики самолетов с подобными ускорителями их эффективность довольно низка. Причиной тому стал низкий уровень средств и методов наведения на цель. То есть самолет на высоте при небольшом времени работы ЖРД мог просто не успеть обнаружить цель. Вероятность «пустого» вылета была очень велика. Ну и ко всему прочему имело место очень быстрое совершенствование зенитно-ракетного оружия.

Исходя из всего этого к концу 50-х проекты использования ЖРД в качестве высотных ракетных ускорителей стали один за другим закрываться и вскоре интерес к ним практически сошел на нет.

Однако, если эра ЖРД-ускорителей, как более экзотических, в общем-то закончилась с началом 60-х годов, то твердотопливные ракетные ускорители применялись еще долго и на некоторых аппаратах в определенных условиях применяются до сих пор.

О твердотопливных ускорителях.

Главная их функция (была и есть) – это ускоренный взлет и сокращение взлетной дистанции, с чем они справляются достаточно хорошо. То есть по назначению – это стартовые ракетные ускорители. Для понятия «взлет со стартовыми ускорителями» на Западе существует термин в виде аббревиатуры – JATO (Jet-Assisted Take off – буквально «реактивная помощь взлету»).

Однако, есть случаи применения небольших ТРД для целей JATO, поэтому более конкретизировано для ракетных ускорителей, что касается именно нашей темы, существует еще термин RATO (Rocket-Assisted Take Off), в авиации Великобритании (RAF) — RATOG( Rocket-Assisted Take Off Gear).

Интенсивность применения ТТРУ (твердотопливные ракетные ускорители) всегда находилась в обратной зависимости от совершенствования и повышения тяги турбореактивных двигателей. На заре использования ТРД, когда их тяга была не достаточно велика, а также для тяжелых самолетов с поршневыми и турбовинтовыми двигателями применение стартовых ускорителей была вполне вероятно.

Примером (наиболее известным) этому может служить стратегический бомбардировщик B-47 Stratojet. Еще первые самолеты с относительно слабыми двигателями General Electric J35 были оборудованы специальными креплениями в задней части фюзеляжа для установки 18 пороховых ракетных ускорителей по девять с каждого бока (по три штуки в три ряда).

На последующих модификациях, несмотря на установку более мощных двигателей General Electric J47, возможность установки ускорителей осталась. Однако в дальнейшем конструкция была изменена из-за трагического случая, взрыва одного из ускорителей, в результате которого загорелся расположенный рядом топливный бак. Самолет был потерян, и погиб один из членов экипажа.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Один из вариантов ( "split V" ) установки ускорителей на самолете В-47.

Чтобы этого избежать были разработаны специальные съемные защищенные кассеты двух видоа: «split V» и «horse collar«. Они устанавливались снизу на фюзеляже за задней стойкой шасси по обеим сторонам в виде половинок буквы V (split V) или опоясывая фюзеляж снизу как бы «хомутом» (horse collar). В каждой кассете могло располагаться до 33 ускорителей (JATO bottles) в три ряда по 11 штук. После отработки кассета вместе с пустыми емкостями сбрасывалась.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Установка ускорителей на Boeing B-47 Stratojet в варианте "horse collar".

Взлет В-47 когда был задействован полный комплект JATO из 33 штук конечно производил сильное впечатление. Тяга каждого отдельного элемента составляет 450 кгс.

Такие же ускорители в различной комплектации использовались на других типах самолетов в том числе на бомбардировщиках, транспортных, истребителях и даже легких гражданских самолетах (США). Тем более, что эти агрегаты были достаточны просты как по устройству, так и в производстве, хранении и эксплуатации, как наземной, так и летной. В основной своей массе они унифицированы, в том числе и для разных стран НАТО.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Швейцарский Mirage IIIS. Взлет с ТТРУ.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет палубного бомбардировщика Douglas A-3 Skywarrior с ускорителями (12х450 кгс). Таким образом он мог взлетать с авианосца не используя катапульту.

В качестве топлива использовались составы идентичные как дымному, так и бездымному пороху, смесевые составы с окислителем на основе перхлората аммония (NH4ClO4) и полимерного горючего, а также баллистные дигликолевые пороха. Поджиг  топлива электрический. Главным и практически единственным недостатком ТТРУ осталась невозможность регулировки тяги и остановки после запуска до полной выработки топлива.

Основным разработчиком и производителем ракетных ускорителей на Западе является американская компания Aerojet, занимающаяся ракетными двигателями (как ЖРД, так и РДТТ). Еще одна компания, которая разрабатывает ракетные двигатели – это Rocketdyne, та самая, которая разрабатывала твердотопливные ускорители для программ ZELL. Однако основная область ее деятельности – жидкостные ракетные двигатели. В 2013 году эти компании объединились в единую организацию под общим названием Aerojet Rocketdyne.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Твердотопливные ракетные ускорители компании Aerojet.

Основные типы твердотопливных ракетных ускорителей  RATO компании Aerojet показаны на фото. Наиболее распространенный, использовавшийся (и используемый сейчас) на различных типах самолетов,  —  15KS-1000 MK6 Mod1.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Твердотопливный ускоритель 15KS-1000 MK6 Mod1 с тягой 450 кгс (15 с).

Такой ускоритель имеет тягу 450 кгс (при собственной массе 75 кг), время работы 15 с. Топливо на основе бездымных компонентов. Отдельные ускорители (bottles) обычно используются в комплектах по несколько штук. Такие ускорители был использованы, в частности, на В-47 (с несколько измененным составом топлива).

Ускоритель Aerojet 12AS-250 Junior (совсем небольшой) может быть применен для легких и спортивных  самолетов. Имеет тягу 110 кгс и работает в течение 12 с. Он позволяет эффективно использовать небольшие аэродромы с короткими ВПП и высокими препятствиями по периметру (чтобы самолет успел набрать достаточную высоту для их преодоления).

В СССР твердотопливные ракетные ускорители тоже применялись достаточно интенсивно. Их разработкой традиционно занималось ОКБ И.И.Картукова (ныне ОАО «МКБ «Искра» имени И.И.Картукова»), известного разработчика авиационного и ракетного оборудования. В этом ОКБ был разработан широкий перечень ракетных ускорителей ( как производившихся серийно, так и опытных), используемых для старта самолетов, крылатых ракет, а также беспилотных самолетов и самолетов-мишеней.

Некоторые примеры из этого перечня.

В качестве опытных стартовых для экспериментальных (или непошедших в серию) самолетов были разработаны:

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Ил-22 с ракетными ускорителями.

ускорители СР-2 (Стартовая Ракета) — для реактивного бомбардировщика Ил-22;

ПСР-2000-15 (Пороховая Стартовая Ракета) — для Ил-46; ПРД-22/23 (пороховой ракетный двигатель) – для систем СМ-30 (упоминалось выше); 45ДТ – для Ту-22М.

Серийно производились стартовые ускорители для беспилотных разведывательных самолетов: 141ДТ/ДТМП – для самолета Ту-141 «Стриж»; СПРД-251 – для самолета Ту-143 «Рейс»; 243ДТ/ДТМ – для самолета Ту-243 «Рейс-Д»; ПРД-52 – для самолета Ту-123 «Ястреб».

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Запуск беспилотного самолета Ту-143 "Рейс". Работает ракетный ускоритель СПРД-251.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Беспилотный самолет Ла-17. Хорошо виден один из двух ракетных ускорителей.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Беспилотник Ту-123 на пусковой установке.

Самолет-мишени Ла-17М (и его разведывательная модификация Ла-17Р) серийно оборудовались двумя сбрасываемыми стартовыми ускорителями ПРД-98.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Пороховые ракетные ускорители под крылом Ту-14.

Для бомбардировщика Ил-28 и торпедоносца Ту-14 серийно выпускался ускоритель ПСР-1500-15. Два таких ускорителя с тягой 1600 кгс работали около 15 с и после отработки сбрасывались. Разбег самолета при этом уменьшался почти вдвое (при нормальной взлетной массе).

Были у нас попытки проведения экспериментальных разработок транспортных самолетов с ускорителями. Первым был самолет Ан-8РУ. На него в хвостовой части фюзеляжа устанавливались два опытных ускорителя СПРД-159 с тягой по 4300 кгс. Этот проект преследовал цель обеспечения нормальной скороподъемности самолета на взлете с увеличенной нагрузкой и отказе одного из двигателей. Единственный построенный самолет при летных испытаниях ускорителей потерпел катастрофу из-за отказа системы флюгирования одного из штатных ТВД.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Ту-14 с ускорителями.

Вторым проектом был Ан-12РУ. На него планировалось установить два СПРД-63 на фюзеляже за крылом для уменьшения длины разбега с увеличенной нагрузкой. Предусматривался сброс ускорителей после отработки. Однако этот самолет так и не был построен. Также не был воплощен в жизнь проект Ан-24АТ-У с двумя стартовыми ускорителями СПРД-63.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Ан-8 с ракетными ускорителями.

Однако, наиболее известным и, в принципе, системным стало применение стартовых ракетных ускорителей на самолетах Су-7БКЛ (а также на Су-7У и Су-7БМК – экспортный вариант) и МиГ-21.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Ракетный ускоритель СПРД-110 на самолете Су-7БКЛ.

На «Сухом» применялись два серийно выпускаемых ускорителя СПРД-110. Они устанавливались в задней нижней части фюзеляжа на специальных узлах, обладали тягой 3000 кгс и могли сбрасываться после отработки. При этом длина разбега (без подвесок) сокращалась практически вдвое.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Су-7БКЛ с ускорителями СПРД-110.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Су-7БКЛ с ускорителями СПРД-110.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Посадка Су-7БКЛ с несброшенными ускорителями.

Возможность использования  ракетных ускорителей для «БКЛ» была актуальна тем, что этот самолет был специально приспособлен для возможности эксплуатации с грунтовых ВПП. На передней стойке он имел колесо увеличенного диаметра. На основных стойках имелись небольшие лыжи рядом с основными пневматиками. Эти лыжи не мешали движению самолета по бетонной ВПП (не касались ее), но при погружении колеса в грунт брали на себя часть нагрузки, не позволяя тем самым колесу погрузиться глубже.

На истребителях МиГ-21, начиная с модификации ПФС (1963 год) была предусмотрена возможность установки двух серийных ракетных ускорителей СПРД-99. Они крепились в нижней части фюзеляжа под крылом на специальных замках с возможностью сброса (через 10 с после запуска.). Сопла СПРД-99 были отклонены на 48° от плоскости симметрии самолета так, чтобы вектор тяги проходил через центр тяжести самолета для исключения возникновения моментов, ухудшающих устойчивость самолета при взлете. Тяга одного ускорителя составляла 2500 кгс.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Истребитель МиГ-21.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет МиГ-21ПФМ с ракетными ускорителями СПРД-99.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Работа СПРД-99 на истребителе МиГ-21ПФС.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Работа с ускорителем СПРД-99.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Твердотопливный ракетный ускоритель СПРД-99 на самолете МиГ-21.

Возможность использования ускорителей была также предусмотрена на самолетах Як-28 различных модификаций. Для этого самолета предназначался СПРД-118. Два таких ускорителя располагались в задней части фюзеляжа за крылом на специальных узлах подвески с возможностью сброса после отработки.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет Як-28 с твердотопливными ракетными ускорителями СПРД-118.

Вместо концовки.

В настоящее время применение ракетных ускорителей явление достаточно редкое и самолетов, приспособленных к этому тоже мало. Основная область использования такого рода устройств – крылатые ракеты.

Однако в определенных случаях ускорители все же применяются. Наиболее известно такое применение на транспортном самолете Lockheed C-130 Hercules. На нем предусмотрена штатная установка 8-ми ракетных ускорителей 15KS-1000 MK6 Mod1 в нижней части фюзеляжа за крылом по четыре штуки с каждой стороны.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет С-130 с ускорителями типа 15KS-1000 MK6 Mod1.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Работают ускорители типа 15KS-1000 MK6 Mod1 на самолете С-130.

Это делается как в сугубо практических целях (взлет с короткой полосы, с большим взлетным весом, на лыжах, с заснеженного, высокогорного или необорудованного аэродрома), так и для показательных полетов, потому что зрелище взлетающего С-130 JATO конечно очень эффектно. Например, стартовые ускорители применяются на С-130 при взлетах со снежных аэродромов в Гренландии и при выступлениях пилотажной группы Blue Angels.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет с ускорителями транспортника С-130 из состава группы Blue Angels.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Места установки ускорителей на С-130. Шасси приспособлены для "особых" условий.

На этом, пожалуй, все… Спасибо, что дочитали до конца :-). В заключение хочется сказать, что все описанные здесь ускорители и самолеты их использующие – это только очень малая часть из того, что летало и летает сейчас, «опираясь на огненные столбы»… Тема очень обширная, как и сама авиация…

——————-

Однако, перед тем, как «совсем» закончить, еще кое-что об эффектности :-). Это не совсем по теме, однако факт интересный, тем более, что он связан в определенной степени с ускорителями. Речь все о том же самолете С-130, из которого в 1980 году сделали самолет Super-STOL, получивший название YMC-130H. Это понадобилось для проведения операции по освобождению заложников, захваченных в американском посольстве в Тегеране, носившей название Credible Sport. Не касаюсь предистории, она не важна в данном случае.

Самолет должен был сесть на футбольном поле, огороженном 9-метровой стеной, забрать людей и оттуда же взлететь, после чего совершить посадку на авианосец. С посадкой на авианосец проблем не было. На этот счет уже была неоднократная практика еще в 1963 году.

С остальным были проблемы. Штатные JATO-средства не могли здесь помочь. Посадка должна была быть практически вертикальной с малой скоростью, далее мгновенное торможение и затем такой же крутой взлет, но уже с большой скоростью.

Для решения задачи использовали мощные ракетные двигатели от ракет средней дальности морского базирования RIM-66 Standard MR, противолодочных ракет RUR-5 АSROС и противорадиолокационных ракет AGM-45 Shrike.

Они были установлены в различных точках фюзеляжа: 8хАSROС в носовой части для торможения движения вперед, 8хShrike в нижней части для торможения спуска или облегчения подъема, 8хRIM-66 в задней части для ускорения взлета, 2хАSROС в хвосте для предотвращения удара его о землю при резком взлете, 4хАSROС на пилонах крыла для управления рысканьем. При этом еще была изменена механизация крыла.

Вот такой получился монстр. Действительно очень  эффектный. Однако кончил он плохо. Несмотря на успешные промежуточные испытания в последнем испытательном полете с полным использованием всех ракетных двигателей из-за несогласованности экипажа были слишком рано включены носовые тормозные двигатели и не включены вертикальные.

Самолет, затормозившись практически до нулевой скорости слишком высоко над полосой, потерял устойчивость и рухнул на землю. Из экипажа, к счастью, никто не погиб. Самое интересное в том, что все эти грандиозные работы не понадобились. Вскоре изменилась политическая обстановка и программа Credible Sport была закрыта, а впоследствии просто забыта…. Однако, все это лучше посмотреть на видео :-)…

До новых встреч.

В конце как всегда некоторые оставшиеся картинки…

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Douglas A-4 Skyhawk с пороховыми ускорителями (укрепленными на тормозных щитках) с аэродрома во Вьетнаме.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Пороховые ракетные ускорители на палубном бомбардировщике AD-6 (на нижнем тормозном щитке).

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет F-100D-60-NA с пусковой установки в эксперименте ZЕLL.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Самолет F-100 на пусковой установке ZЕLL.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет с ускорителями бомбардировщика North American B-45 Tornado (50-е годы).

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Northrop YC-125 Raider с ускорителями.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Подвеска ускорителя 15KS-1000 MK6 Mod1 на С-130.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Взлет Су-7БКЛ.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Бомбардировщик Ил-22.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Бомбардировщик Ил-46.

Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

Два ускорителя СПРД-159 в хвостовой части самолета Ан-8.

{lang: 'ru'}

Related posts:

  1. О ракетных ускорителях в авиации, часть 1.
This entry was posted in АВИАИНТЕРЕСНОСТИ, АВИАЦИОННАЯ ТЕХНИКА. ОБЗОРЫ., ИСТОРИЯ АВИАЦИИ and tagged . Bookmark the permalink.

7 Комментариев: Авиационные ракетные ускорители.Часть 2.

  1. Игорь говорит:

    Спасибо за интересные статьи,недавно наткнулся на Ваш сайт и с большим интересом читаю. Многое и раньше знал,но и очень многое подчерпнул для себя из Ваших статей.
    Есть интересна книга «Один в бескрайнем небе» http://militera.lib.ru/memo/usa/bridgeman_w/index.html о преодолении звукового барьера американцами,там в том числе много написано о ускорителях и комбинированных двигателях.

  2. евгений говорит:

    замечательная статья !

  3. Geronimo говорит:

    спс статья класная, жаль тока что я ненашол что искал

  4. Радио-Н говорит:

    Как всегда — всё очень на высоте, подробно и красиво изложено. Молодец Юра! Делаете очень хорошее дело!

  5. HZ66 говорит:

    Спасибо! Узнал много нового в части масштабов разработок!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *