Навеяло схемой Ротодайна и рассуждениями о возможной схеме Ка-90

Любой вертикально взлетающий аппарат в крейсерском полете "возит" с собой что-то мертвым грузом. Схема Як-38 не прижилась – там возили целые подъемные движки. В JSF сделано вроде рациональней – вместо подъемного движка там трансмиссия, отбирающая мощность на вентилятор, который выполняет роль подъемного двигателя.
Конечно, велик соблазн не возить в полете мертвым грузом ничего. Самое очевидное решение – сбрасываемые РДТТ. Действительно, если были сбрасываемые ускорители для старта истребителей с направляющих, то, вполне возможно, на современном этапе развития систем управления можно, расположив РДТТ соплом вниз (или вниз-назад) где-нибудь в закабинном отсеке (где у Як-38 были подъемные движки) и применив поворотное сопло на маршевом движке, обеспечить возможность вертикального взлета. То есть заряд РДТТ рассчитать так, чтобы он обеспечивал ту прибавку тяги, которая позволит вертикально взлететь, в течение времени, потребного для отрыва и разгона до скорости, на которой начинают "работать" крылья. Всяческие возмущения на вертикальном режиме можно парировать УВТ основного движка (естественно, в автоматическом режиме, вручную не получится) – сейчас как раз вроде считается перспективной схема УВТ с всеракурсным соплом, и даже вроде сопла правого и левого двигателей могут отклоняться независимо в разные стороны на разные углы. Но РДТТ достаточно сложно сделать с регулируемой тягой (а если и можно, то для одноразового – дороговато выйдет), кроме того, одноразовость подразумевает уже не вертикальную посадку. В то же время ЖРД лишен многих недостатков. Тягу его можно регулировать, сопло сделать отклоняемым (все это отработано в ракетной технике), сам он весит сравнительно немного, его энергетика, наконец, лучше, чем у РДТТ… Но с ним естественная проблема – где брать окислитель? Вешать сбрасываемые после вертикального взлета баки? Нерационально и сложно. А вот теперь собственно вопрос к участникам форума. Если в JSF возможен отбор мощности на вентилятор, который развивает потребную для вертикального взлета тягу, то, очевидно, можно также "отобрать" воздух для ЖРД?
Тогда получается, что:
- если нам для вертикального взлета надо, чтобы ЖРД (установленный, к примеру, в закабинном отсеке) развил тягу Х кгс, то отбираемая с основного движка мощность (для снабжения этого ЖРД воздухом) будет, как я понимаю, гораздо меньше той мощности, которую бы пришлось отобрать на привод вентилятора (при аналогичной JSF схеме) для создания дополнительной тяги.
- грубо говоря, пожертвовав определенным количеством топлива (которое сожрет ЖРД), можно кратковременно получить тяговооруженность больше 1, а схема JSF требует изначально тяговооруженности больше 1. Кроме того, в ней тоже в крейсерском полете возится мертвым грузом трансмиссия и вентилятор, здесь - ЖРД.
- вместо механической энергии, отбираемой на привод вентилятора, просто отбирается воздух из контура маршевого ТРДД.
Просьба не пинать, если я упустил очевидные и общеизвестные вещи. К примеру, я не знаю, можно ли сделать в ТРДД производительность компрессора такой, чтобы на вертикальном режиме ее хватало на снабжение воздухом и маршевого движка и ЖРД, но чтобы при этом это не сказалось отрицательно на работе двигателя в крейсерском режиме, когда компрессор "кормит" только основной движок. Скажу только, что как-то же в JSF отбирается довольно большой процент общей тяги на привод вентилятора, значит, наверное, и здесь что-то можно придумать.
Зато получается, что ценой установки ЖРД и воздуховода к нему мы получаем вертикальный взлет и посадку (если топливо, конечно, для именно вертикальной посадки осталось после выполнения задачи). А если помечтать, то можно сделать модульную конструкцию, ЖРД может быть снят и заменен дополнительным топливным баком, к примеру, в СУ изначально имеется две прошивки – для варианта самолета обычного взлета и ВВП, перед вылетом загружается нужная. Да много о чем можно помечтать :), хоть об использовании такого ЖРД для боевого маневрирования (хотя горючки не напасешься:)).
Вот такой вопрос. Ваши мнения?

А как ты себе представляешь работающий на воздухе ЖРД? Если оптимизировать, то как раз ТРД в итоге и получитсяю. Т.е. к тому же Як-38 и прийдем.

Как я понимаю в первую очередь привлекает компактность и высокие удельные показатели ЖРД? Но они следствие высокой плотности жидкого окислителя - трубочки тоненькие а не ВЗ полметра диаметром, турбонасос в руке помешается а не компрессор в несколько сот кг и т.д. Заменяем оксилитель на газообразныей и получаем тотже ТРД что по размерам что по весу. В чем выйгрыш?

Давайте просто сравним с JSF - если в поток воздуха от вентилятора просто впрыскиваем горючку и поджигаем, получаем гораздо большую тягу, так? Значит, для получения нужной тяги можно обойтись меньшим потоком воздуха - меньшим отбором мощности. Это очень грубо, конечно, но смысл таков.

>Значит, для получения нужной тяги можно обойтись меньшим потоком воздуха - меньшим отбором мощности.
И бОльшим расходом горючки.

Япытаюсь просто рассмотреть варианты. Вот на Як-38 стояли поъемные ТРД - все работало, длины тракта хватало. Если в движок воздух будет поставляться не собственным компрессором, а с внешнего источника, то это будет уже не ТРД, а ЖРД - а как его правильно назвать, я не знаю - ЖРД с внешним надувом какой-нибудь . Но это не суть. Если очень грубо, то вопрос такой - если из подъемных движков Як-38 убрать компрессоры и нагнетать воздух с внешнего источника, то при производительности этого внешенего источника, равной расходу воздуха через компрессоры этих подъемных, тяга подъемников будет не меньше, чем при обычной работе (так как мощность на привод компрессоров не отбирается). Ведь так? Конечно, речь не идет о том, чтобы из настоящих движков вынимать компрессоры. Просто речь о том, что если в камеру сгорания с нужной скоростью и при нужном давлении поступает воздух, движку, как я понимаю, все равно, чем его туда надули - компрессором или внешним каким-то источником. Все, по логике, будет работать. Теперь о том, хватит ли воздуха. Тут логика такова - если JSF может вентилятором создать поток воздуха (обычного, забортной температуры), способный в сумме с тягой маршевого движка обеспечить ему вертикальный взлет, то поток воздуха, необходимый для сгорания топлива в ЖРД создать уж точно можно - его-то заведомо меньше надо.
Все ваши возражения справедливы.
Тяга такого ЖРД будет меньше тяги ЖРД с жидким окислителем. Но больше тяги того же вентилятора, если рассмотреть при равном отборе мощности от основного движка - х% мощности на привод вентилятора и тот х% на питание воздухом ЖРД - повышеным расходом топлива платим за повышеную тягу.
Про огнеупорные полосы тоже все логично, но тут главное - осуществима ли схема в принципе? Если бы да, то как минимум можно применять в палубной авиации для вертикального или короткого взлета со специально оборудованых площадок на кораблях.

А если двухступенчатая схема?
Некая фигня, которая поднимает самолёт верртикально, затем разгоняет, отцепляется и автоматом возвращается на авианосец/аэродром.

ИМХО, могло бы быть жизнеспособно.

Нынче не модно, и уже скорее стыдно что бы движок истребителя давал тягу меньше веса истребителя. УВТ так же применяется очень широко. Остается только поставить истребитель на хвост - и готов ЛАВВП. Одна проблема - в кабину не удобно залазить...а, надо?

Ник

Своё мнение я уже написал Так что основные тезисы по теме:

Для начала — радикальная минимизация взлётной массы (истребителя). Взлёт на максимале + ТТРД с рампы, как Базальты. Посадка практически горизонтальная короткая — Perched landing и потом остаток горизонтальной скорости сбрасывается реверсом, если он есть.

tarasv> Их тяга будет не меньше только надо гдето взять много сжатого воздуха. … Остается пакет из нескольких камер сгорания небольшого диаметра. Видятся два вариант - брать воздух от компрессора ПМД или оставить комперссоры подъемников и сделать привод к ним через трансмиссию.
Итак, несколько вопросов про оба варианта.
tarasv>В первом случае будут большие потери в ПМД на забор воздуха из внутреннего контура. Поперек потока внутри двигателя будет несколько труб. Достаточно толстых … Но эти трубы будут только мешать работе ПМД в горизонтальном режиме.
А точно нужны трубы поперек потока, которые еще и в крейсерском полете мешают? А какие-нибудь створки или еще чего? Вот, к примеру, в ТРДД поток разделяется на внутренний и внешний контуры – они "вложены" один в другой – так нельзя ли по похожей схеме как-нибудь? Типа на вертикальном режиме есть еще один контур, воздух из которого "заворачивается" к ПД, а в крейсерском полете этот контур перекрывается, не работает и не создает вредного сопротивления?
tarasv>ведь расход воздуха подъемниками будет соизмерим с расходом самого ПМД потому как тяга на вертикальном режиме ПМД и всех ПД в сумме примерно равна.
А разве подъемнику обязательно находиться на том же удалении от центра масс самолета, что и сопла ПМД? Я полагал, что если у современных истребителей тяговооруженность близка к 1, то подъемником добавить еще процентов 30 – и готово. Разве у JSF вентилятор создает равную с ПМД тягу?
tarasv> Плюс потери в воздуховодах которые не удастся сделать прямыми, минимум два поворота по прямым углом будут.
Мне просто образования не хватает – а какого порядка потери? В УВТ на вертикалках струю заворачивают только один раз на 90, но в реактивной струе скорость истечения, должно быть, выше, соответсвенно и процент потерь от поворота больше. Может 2 поворота на 90 "холодного медленного" потока по уровню потерь тяги сопоставимы с одним поворотом на 90 "горячей быстрой" струи?
tarasv> Если привод через трансмиссию то кроме добавочного веса трансмисии по сравнению с вентиляторным вариантом встает проблем регулирования тяги, в компрессоре в отличии от вентилятора F-35 шагом винта не поработаеш а обороты его жестко завязаны на обороты ПМД, на переходых режимах когда надо плавно менять тягу ПД в соответсвии с изменением вертикальной составляющей тяги ПМД могут быть очень большие проблемы.
Это, наверное, неоптимальный вариант, но если при постоянном расходе воздуха варьировать количество топлива – тягой разве нельзя управлять? Я так понимаю, это отрицательно скажется на экономичности, но все же? И кроме того, сопло ПД в любом случае есть смысл делать управляемым – так если его отклонять (назад, к примеру, все равно дополнительная горизонтальная тяга лишней не будет), то можно менять вертикальную составляющую тяги. То есть, пускай ПД все время работы дает максимальную тягу – по мере разгона и возрастания подъемной силы ее часть будет перераспределяться в горизонтальном направлении. Естественно, все это должно быть завязано на цифровую СУ – и аэродинамические поверхности (на переходных режимах ведь они работают уже совместно с УВТ); и тяга ПМД; и количество поступающего к ПД топлива и, соответственно, его тяга; и отклонение сопел ПМД и ПД. Такое количество степеней свободы плохо при отсутствии СУ (или недостаточном быстродействии СУ), но при нынешнем развитии электроники (оговорюсь, мы сейчас говорим о реализуемости схемы вообще, а не на отечественной элементной базе) это скорее плюс – "быстрая" СУ, имея в своем распоряжении такое количество "рычагов" воздействия на пространственное положение ЛА, сможет парировать любое возмущение.
tarasv> Ну выше я про кучу всего написал, но это детали если вы схему именно F-35 собрались улучшать. ИМХО тут есть другие резоны которые перевешивают все. Предлагаю подумать почему для вертолета тяговооруженность в районе полутора это норма с пятьдесят затертых годов…
Я потому и вспомнил Ротодайн – я так понял, там в лопастях НВ как раз и стояли компрессорные ВРД (только я не понял, привод компрессора был от маршевых движков или от отдельной силовой установки) и, раз уж он вертикально взлетал, их тяга превышала вес аппарата…

tarasv>Ой Они что по вашему - вертикальную тягу создавали или всетаки НВ крутили? Тяга двигателей привода лопастей НВ Ротодайна была на порядок (десятичный) меньше его веса. Ну и стоит всетаки чтото прочитать о том как создается подъемная сила на крыле а то вы только что все самолеты с тяговоруженостью меньше единицы запретили
Я понимаю, что лопасть вертолета создает подъемную силу аналогично крылы самолета, и на нее (чтобы создать подъемную силу, превышающую вес аппарата) совсем не обязательно подать мощность, которая в пересчете на тягу превышает вес аппарата...
Меня сбило с толку, что вы же и писали "для вертолета тяговооруженность в районе полутора это норма с пятьдесят затертых годов" - я и решил, что раз у всех вертолетов так, то и у Ротодайна... Я чего-то не подумал, что тяговооруженность вертолета - это не отношение тяги ДВИЖКОВ (хитрым образом расчитаной из их мощности) к весу, а отношение к весу тяги НЕСУЩЕГО ВИНТА. Пардон, облажался:)
А про все остальное...
Если отобрать воздух из второго контура сопряжено с такими потерями - ну, значит, механически на отдельный компрессор. И пусть мертвым грузом мы будем возить этот компрессор и трансмиссию. JSF же возит... Да, вместо вентилятора будет компрессор, вместо одной шахты вентилятора - несколько ВРД, но в итоге мощность, отбираемая на этот компрессор, из самых общих соображений, будет существенно меньше, чем отбираемая на вентилятор у JSF. Понятно, что управление тягой через расход топлива возможно только вниз, то есть, если мы подаем количество воздуха, потребное для максимальной тяги, то играя расходом топлива, мы можем тягу только снизить. Но смысл схемы изначально в том, чтобы ценой повышенного расхода топливо на кратковременных взлетных/посадочных режимах "купить" большую тяговооруженность (опять же кратковременную), а схема JSF и другие (Хариер, Як) тредует постоянно больше 1. Тем более, что если управлеть через цифровую СУ тягой ПД и отклонением сопла, и расходом топлива - может получиться не так уж и плохо все, я полагаю, ±20% тягой ПД управлять получится, а этого для парирования всяких возмущений этого хватит...
tarasv>Правда тезис про автоген остается - получается двигатель постоянно работающий какбы на форсаже и температура на выходе будет большой.
А меня давно занимал вот какой вопрос. Когда-то на Як-38 пытались сделать "прыжковое" шасси, чтобы устранить эффект "присасывания" и повысить взлетный вес. А не проще было замутить на корабле специально оборудованные площадки - решетчатый настил, чтобы реактивная струя не отражалась от палубы, а проходила сквозь решетку. Для эксперимента такое можно было бы построить даже на существующем корабле - сделать решетчатую площадку, приподнятую над взлетной палубой на метр-полтора. То есть я считаю, что "эффект автогена" лучше побороть, оборудовав на кораблях (а вертикалка нужнее всего им), причем на кораблях разных классов, специальные площадки (как сейчас есть вертолетные), чем строить огромную посудину с огромной палубой, катапультами и аэрофинишерами...

Как выяснилось, то, что я тут, мягко говоря, "своими словами" описал (ну не имею авиационного образования:)), а именно некий ВРД с подводом воздуха с внешенего источника, используемый в качестве подъемного движка - давно придуман, называется "выносная форсажная камера" (ВФК). Нашел вот такую тему NOWAR-RU.ORG -> СВВП про СВПП (автор работал в 90-х в Яковлевском КБ, как я понял). Так вот конкретно здесь NOWAR-RU.ORG -> СВВП в посте от 3.12.2004 автор как раз и написал, что именно эту ВФК планировалось применить на Як-201 (или изделии 201) - проекте наследника Як-141. Типа они считали ВФК более рациональным вариантом ПД по сравнению с ПД в виде отдельного ТРД или вентилятора. Жаль, что только подробностей никаких найти не удалось. На paralay.com Як-201 описан не как СВВП, а как укороченного взлета, с ВФК, но без возможности вертикально взлета или хотя бы посадки. Автор той темы (Игорь Покровский) говорит о Як-201 как о "вертикалке". Кто-нибудь что-нибудь знает?
P.S. Но теперь, по крайней мере, лично мне ясно - идея снабжения воздухом ВРД (используемого в роли ПД) вполне реальная...

Откуда мне знать, как он выглядит? Тем более что тема старая, он на том форуме с 2006-го года не появлялся... Но судя по его постам - человек знающий и адекватный, не впадает в менторский тон, всегда отвечает на вопросы менее искушенных участников форума.