Una aeronave de despegue y aterrizaje vertical ( VTOL ; ing. VTOL , despegue y aterrizaje vertical ) es una aeronave capaz de despegar y aterrizar a velocidad horizontal cero utilizando un empuje vertical del motor .
La diferencia fundamental entre los aviones VTOL y varios helicópteros es que en el modo de vuelo horizontal a velocidad de crucero, como un avión convencional, el ala fija genera sustentación .
La FAA define una aeronave VTOL como "una aeronave más pesada que el aire capaz de despegar y aterrizar verticalmente, vuelo a baja velocidad, que, en los modos indicados, utiliza dispositivos para crear sustentación, impulsada por el motor o empuje directo del motor: y en el modo de vuelo nivelado, utiliza alas fijas o alas. Sin embargo, existen diferentes enfoques para la clasificación de aeronaves VTOL y la asignación de varias aeronaves a este grupo.
Convencionalmente (basado en el principio de crear sustentación en modos verticales), los aviones VTOL existentes se pueden dividir en dispositivos que utilizan la energía de un motor a reacción a gas - jet (por ejemplo , McDonnell Douglas AV-8 Harrier II , Yak-38 ) - y otros dispositivos que utilizan tornillos de empuje de aire verticales de varios diseños y su diseño: aviones VTOL de tornillo ( híbridos de aire ), convertiplanos (por ejemplo , Bell V-22 Osprey ).
El cazabombardero F-35 B de quinta generación está equipado con un motor separado para despegue y aterrizaje vertical.
La posición del fuselaje durante el despegue y el aterrizaje.
El desarrollo de los aviones VVP comenzó por primera vez en 1909 por el ingeniero ruso Boris Grigoryevich Lutsky . La idea fue implementada en su primer avión . En la década de 1950 , cuando se alcanzó el nivel técnico adecuado en la construcción de motores de turborreactores y turbohélices , se generó un gran interés por las aeronaves de este tipo, tanto entre los usuarios militares potenciales como en las oficinas de diseño . Un impulso significativo a favor del desarrollo de aviones VTOL fue el uso generalizado en las fuerzas aéreas de varios países de aviones de combate de alta velocidad con altas velocidades de despegue y aterrizaje. Tales aviones de combate requerían largas pistas pavimentadas : era obvio que en caso de hostilidades a gran escala, una parte significativa de estos aeródromos, especialmente los de primera línea, serían rápidamente inutilizados por el enemigo. Así, los clientes militares estaban interesados en que las aeronaves despegaran y aterrizaran verticalmente en cualquier área pequeña, es decir, virtualmente independientes de los aeródromos. En gran medida, debido a tal interés de los representantes del ejército y la marina de las principales potencias mundiales, se crearon decenas de aviones experimentales de diferentes sistemas. La mayoría de las estructuras se fabricaron en 1-2 copias, que, por regla general, ya sufrieron accidentes durante las primeras pruebas, y no se realizaron más investigaciones sobre ellas. La Comisión Técnica de la OTAN , que anunció en junio de 1961 los requisitos para un cazabombardero VTOL , impulsó así el desarrollo de aviones supersónicos GDP en los países occidentales. Se suponía que en las décadas de 1960 y 1970 , los países de la OTAN necesitarían alrededor de 5.000 aviones de este tipo, de los cuales el primero entraría en servicio ya en 1967. La previsión de una cantidad tan grande de productos provocó el surgimiento de seis proyectos de aeronaves VVP:
Después de que todos los proyectos fueran aprobados, se iba a realizar un concurso , en el que, de todos los propuestos, debían elegir el mejor proyecto para lanzarlo a la producción en masa , sin embargo, incluso antes de que los proyectos se presentaran para el concurso, se convirtió en claro que no se llevaría a cabo. Resultó que cada estado tiene su propio concepto diferente del futuro avión y no aceptará el monopolio de una empresa o grupo de empresas. Por ejemplo, el ejército británico no apoyó a sus propias empresas, sino al proyecto francés, el FRG apoyó el proyecto Lockheed, etc. Sin embargo, la gota final fue el mensaje de Francia , que anunció que, independientemente de los resultados de la competencia, trabajaría en su proyecto de avión Mirage III V.
Problemas políticos, técnicos y tácticos influyeron en el cambio de concepto de la comisión de la OTAN, que desarrolló nuevos requisitos. Comenzó la creación de aviones multipropósito. En esta situación, solo dos de los diseños presentados abandonaron la etapa de diseño preliminar: el Mirage III V, financiado por el gobierno francés, y el VJ-101C, financiado por la industria de Alemania Occidental. Estos aviones se fabricaron respectivamente en 3 y 2 ejemplares y se probaron (4 de ellos murieron en accidentes) hasta 1966 y 1971. En 1971, por orden del Comando de Aviación Naval de los EE. UU. , se comenzó a trabajar en el tercer avión supersónico VVP en los países occidentales: el estadounidense XFV-12A .
Como resultado, solo el VTOL Sea Harrier creado y producido se utilizó de forma activa y exitosa, incl. durante la Guerra de las Malvinas . Un desarrollo moderno de VTOL es el American F-35 , un caza de quinta generación. En el desarrollo del F-35 como avión VTOL, Lockheed Martin aplicó una serie de soluciones tecnológicas implementadas en el Yak-141 .
El Yak-36 fue el primer avión VTOL soviético . Su desarrollo se ha llevado a cabo en la Oficina de Diseño de Yakovlev desde 1960 bajo la dirección de S. G. Mordovin. Durante las pruebas, primero se construyó y probó el puesto de vuelo " Turbolet ", en el que se trabajaron los modos de vuelo vertical. Los principales pilotos de prueba del programa Yak-36 fueron Yu. A. Garnaev y V. G. Mukhin. El 24 de marzo de 1966, el piloto Mukhin realizó el primer vuelo con despegue vertical, transición a vuelo horizontal y aterrizaje vertical. En 1967, durante los vuelos de demostración sobre el aeródromo de Domodedovo cerca de Moscú , se mostraron tres aviones STOL supersónicos (despegue y aterrizaje cortos): diseños de A. I. Mikoyan (MiG-23PD), P. O. Sukhoi (T-58VD y T-6-1) y un avión VTOL diseñado por A. S. Yakovlev - Yak-36 . Su posterior desarrollo fue el Yak-38 , seguido del Yak-141 y el proyecto de su modificación Yak-43 . En la década de 1990, se estaba desarrollando el proyecto del avión Yak-201 .
La historia del desarrollo de los aviones VVP muestra que hasta ahora han sido creados casi exclusivamente para la aviación militar . Las ventajas de los aviones VTOL para uso militar son evidentes. El avión del PIB puede basarse en sitios, cuyas dimensiones no son mucho más grandes que sus dimensiones . Además de la capacidad de despegar y aterrizar verticalmente, los aviones VTOL tienen ventajas adicionales, a saber, la capacidad de flotar, girar en esta posición y volar en dirección lateral, según el sistema de propulsión y el sistema de control utilizados. En relación con otras aeronaves de despegue vertical (por ejemplo, helicópteros ), las aeronaves VTOL tienen velocidades incomparablemente mayores, hasta supersónicas ( Yak-141 ) y, en general, las ventajas inherentes a las aeronaves de ala fija. Todo esto llevó al entusiasmo por la idea de un avión de despegue vertical, una especie de "boom VTOL" en los campos de la ingeniería y el diseño y la aviación en general en las décadas de 1960 y 1970.
Se predijo una amplia distribución de este tipo de vehículos, se propusieron muchos proyectos de aviones VTOL militares y civiles, de combate, de transporte y de pasajeros de varios diseños (un ejemplo típico del proyecto de línea de pasajeros VTOL para los años 70 es Hawker Siddeley HS-141 ) .
Sin embargo, las desventajas de los aviones VTOL también resultaron ser significativas. Pilotar este tipo de máquinas es muy difícil para un piloto y requiere que tenga una gran habilidad en la técnica de pilotaje. Esto afecta especialmente a los modos de vuelo estacionario y de transición, en los momentos de transición de vuelo estacionario a vuelo nivelado y viceversa. De hecho, el piloto de un avión a reacción VTOL debe transferir la fuerza de sustentación y, en consecuencia, el peso de la máquina, desde el ala a los propulsores verticales de gas o viceversa.
Esta característica de la técnica de pilotaje plantea desafíos complejos para el piloto VTOL. Además, en los modos de vuelo estacionario y transitorio, los VTOL son generalmente inestables, sujetos a deslizamiento lateral, un gran peligro en estos momentos es una posible falla de los motores de elevación (tal falla a menudo causó accidentes en los VTOL en serie y experimentales). Además, las desventajas incluyen la carga útil y el rango de vuelo significativamente más bajos de la aeronave VTOL en comparación con las aeronaves convencionales, el alto consumo de combustible en los modos de vuelo vertical, la complejidad general y el alto costo de la estructura de la aeronave VTOL, y la destrucción de superficies de pista por calor . motores de escape de gas.
Estos factores, así como un fuerte aumento en los precios del mercado mundial del petróleo (y, en consecuencia, del combustible de aviación) en los años 70 llevaron al cese práctico del desarrollo en el campo de los aviones VTOL de pasajeros y de transporte.
De los muchos proyectos de transporte a reacción VTOL propuestos , solo un avión Dornier Do 31 fue prácticamente completado y probado , sin embargo, esta máquina tampoco fue producida en masa. En base a lo anterior, las perspectivas de desarrollo extensivo y uso masivo de aviones a reacción VTOL son muy dudosas. Al mismo tiempo, existe una tendencia de diseño moderno a alejarse del esquema de jet tradicional en favor de aviones VTOL con un grupo de hélices (más a menudo aviones de rotor basculante): en particular, estas máquinas incluyen el Bell V-22 actualmente producido en masa. Osprey and the Bell desarrollado sobre esta .
| Aeronaves | |
|---|---|
| planificadores | |
| de alas giratorias | |
| Aerostático | |
| Aerodinámico | |
| Cohete dinámico | |
| Otro | |