Уменьшитель аэропортов. проект пассажирского самолета hawker siddeley hs.141. великобритания

Глубокоуважаемые сотрудники, в июньском 1971 года выпуске издания Air Enthusiast мной нашлась занимательная и мало ретрофутурологичная статья, посвященная проекту английского авиалайнера Hawker Siddeley HS.141.

В Нью-Йорке разработка очень нужного четвертого аэропорта была закрыта в течение многих лет из-за возражений местных обитателей, каковые, в полной мере конечно, недоброжелательно отнеслись к идее иметь пара квадратных километров бетона во дворе. В британской сельской местности Бедфордшир местные обитатели строили баррикады, дабы не допустить постройку третьего английского аэропорта на мирный Колбингтон.

В сто одном городе в мире загрязнение и шум внешней среды сделали ежедневную судьбу для граждан, живущих вблизи действующих аэропортов, менее сносной. Но в Хэтфилде, неподалеку от Лондона, конструкторы уже начали вырисовывать на чертежных досках новый самолет, что в течение 10 лет может обратить вспять эту тенденцию в большинстве наибольших аэропортов.

В то время, в то время, когда социальные нравы воздушного судна имеют громадное значение, все надежды возлагаются на спроектированный в Хэтфилде Hawker Siddeley HS.141, что сочетает вертикальные либо весьма маленькие взлет и посадку с возможностью обеспечить ожидаемые от любого нового самолета скорости и семидесятых стандарты комфорта.

самоё очевидное преимущество самолётов с вертикальным/посадкой и коротким взлётом (В/КВП) есть то, что они смогут трудиться на менее больших аэропортах, чем простые самолеты, каковые, для получения безопасной скорости полета, должны ринуться с энтузиазмом вниз к широкой цементной полосе как минимум несколько миль в длину с трудящимися на полную мощность двигателями. Недавно, как это предполагалось, считалось, что эксплуатация самолётов с В/КВП приблизит аэропорты к населенных пунктам, снижая, так, разочарование путешественников, чье время перемещения из аэропорта более чем вдвое превышало время в пути. Упрочнения в течение последних 20 лет для развития жизнеспособных коммерческих вертолетов и регулярных вертолетных маршрутов было мотивировано в первую очередь этим требованием, но они добились только ограниченного успеха.

Сейчас уже делается ясно, что развитие самолётов В/КВП могло быть подстегиваемо средствами, каковые предлагают понижения раздражающего действия существующих аэропортов. Это в полной мере может стать самая актуальной обстоятельством продвижения вперед самолетов таких как HS.141, кроме того в случае если неспециализированная инфраструктура для междугородней ифраструктуры для самолетов с В/КВП представляется недостижимой.

Для многих городов, возможно, уже через чур поздно, дабы строить особые аэропорты для самолетов с укороченным пробегом либо вертикальным взлетом значительно ближе к их центрам, чем существующие аэропорты, и путешественники, так, должны терпеть разочарование от поездок в и из этих аэропортов. Но новое поколение самолетов с В/КВП смогут, как минимум, остановить тенденцию к гигантизации новых аэропортов, расположенных на все большем удалении от городов, которым они призваны помогать, за счет повышения пропускной свойстве существующих аэропортов и одновременном понижении неудобств и шума, наносимых по соседству.

В случае если эта точка зрения верна, то само собой очевидно, что деньги, нужные для разработки третьего английского аэропорта — в том месте, где он расположен — было бы лучше инвестировать в развитие, в том же масштабе времени, настоящего самолета с В/КВП. В Англии из нескольких конструкций на стадии проектирования HS.141 есть одним из самые перспективных, и есть довольно продвинутым на этапе определения концепции.

Термин СВ/КВП употребляется для обозначения воздушного судна, что владеет возможностью вертикальных (В) посадки и взлёта, но, возможно, будет употребляться кроме этого в режиме вертикальной посадки и короткого взлёта (STOVL/СКВВП) — другими словами, делая маленький разбег и вертикальную посадку, и тем самым успехи улучшения экономики. Эти меры экономии взяты, по причине того, что самолет с установленной тягой достаточной, дабы поднимать вертикально с определенным весом; вероятен взлет и с громадным весом, в случае если крылья самолета разрешают выполнить подъем при маленьком взлете.

Многие из преимуществ В/КВП смогут быть пользуются спросом для самолетов посадки и короткого взлёта (т.е. таких, каковые не имеют возможности делать вертикальные взлет и посадку), но согласно точки зрения Hawker Siddeley любой новый проект в данной категории, предназначенный для эксплуатации к концу этого десятилетия, должен иметь, по крайней мере, потенциал развития для полного применения В/КВП, даже в том случае, если изначально лишь употребляется режим КВП. Это лежит в базе философии HS.141.

Разнообразие конфигураций

Многие конфигурации самолетов В/КВП были спроектированы а также выстроены в форме прототипов в течение последних нескольких лет. Не смотря на то, что кое-какие из этих конфигураций возможно отклонено как непрактично для предстоящего развития, пара других направлений развития остаются открытыми для конструкторов. В целом, их возможно разбить на три группы в зависимости от метода получения подъемной силы: от роторов; крылатого типа с поворотными винтами; крылатого типа с вентиляторами.

Все они в той либо другой форме применяют совокупность повышения подъемной силы. Существует и еще одна группа на базе аэродинамической подъемной силы, но она может диспользовать лишь режим КВП, в случае если ей в той либо другой форме не помогала совокупность повышения подъемной силы, такая как отклонение воздушного потока от винтов.

Конструкторы Hawker Siddeley изучили широкий спектр конфигураций с возможностями полного В, такие как винтокрыл, поворотное крыло, ротор и поворотный ротор с регулируемой циркуляцией, и тип с подъемными вентиляторами, представленный HS.141. Главные параметры последней упомянутой конфигурации были выяснены спецификацией выпущенной во второй половине 60-ых годов двадцатого века комитетом по определению требований к транспортной авиации (TARC — Transport Aircraft Requirements Committee) — официальным органом, важным за координацию работ по новым гражданским самолетам в Англии.

Выпущенное краткое изложение требований запрашивало изучения на 100-местный самолет посадки и вертикального взлёта с дальностью 450 миль (725 км). Выполненные Hawker Siddeley сравнительные изучения привели по окончании некоторых ранних сомнений по поводу уровня шума, развеянных работами Rolls-Royce над проектом RB.202, к выбору принципа подъемных вентиляторов. Rolls-Royce RB.202 либо двигатель подобного типа, есть ключом к достижению приемлемого уровня шума посредством подъемных вентиляторов.

Но это не только низкий уровень шума установленных двигателей, что делает самолет с В/КВП все более и более привлекательным. Помимо этого, он может предложить снижения и высокие скорости подъёма, каковые разрешат свести к минимуму площадь, над которой шум есть помехой.

Сделав вывод, что подъемные вентиляторы были предпочтительным способом достижения возможности вертикальных посадки и взлёта, конструкторы Hawker Siddeley изучали разные вероятные конфигурации планера как для кратких требований TARC, так и для других категорий самолетов. Из этих изучений HS.141 стал самый экономически жизнеспособным, не смотря на то, что размещение подъемных двигателей в обтекателях рядом с фюзеляжем создаёт кое-какие осложнения если сравнивать с применением размещения гондол двигателей как на Dornier Do 31.

Как и следовало ожидать, на данном этапе проекта многие детали самолета еще предстоит завершить. иллюстрации и Описание, находящиеся на этих страницах, связаны с тем, что возможно назвать исходным самолетом — в базе представления TARC на январь 1970 года. С того времени были сделаны изучения, в которых были разнообразные размеры таких папраметры, как формы поперечного сечения и ширины фюзеляжа, геометрия уборки главных стоек шасси и габаритные размеры.

Громадный символ вопроса кроме этого висит над выбором силовой установки, в поле зрения настоящей обстановке была компания Rolls-Royce, а правильнее, номинальная мощность, которая, в конечном счете, возможно доступна с двигателями или от Rolls-Royce, так и других производителей. Количестве подъемных двигателей, требуемых для HS.141, возможно поменяно.

Установка двигателя в такие самолеты, как HS.141 имеет значительно большее значение для конструкции планера, чем в более ортодоксальных самолётах. До 15% по весу и на 35% от цены окончательного самолета возможно ограничено силовой установкой, ее монтажом и расположением. Выбор двигателей для таких самолетов зависит не только от тяги, но и способности обеспечить в режиме ВВП безопасность и управляемость.

Ответ Hawker Siddeley

HS.141 есть простым монопланом с низким размещением крыла с умеренной стреловидностью крыла и хвостового оперения. Его единственная необыкновенная изюминка, в той мере, в какой она имеет отношение к конструкции, есть установка спонсонов либо обтекателей на всей протяженности фюзеляжа с каждой стороны для размещения подъёмных вентиляторных двигателей. В данном самолете по восемь двигателей расположены с каждого борта фюзеляжа: четыре перед носовой и четыре по окончании кормовой части крыла.

Предлагаемый удлинённый вариант вместимостью до 150 пассажиров имеет 20 двигателей (по 10 с каждой стороны), тогда как варианты КВП рассматривались с четырьмя, шестью, восемью и двенадцатью двигателями.

неспециализированная схема исходного HS.141; справа внизу вариант с удлиненным фюзеляжем длиной 135 фт 2 дйм (41,2 м)

Маршевых двигателей находятся в простых подкрыльевых пилонах и в данном самолете эта силовая установка требует тягу около 27000 фнт (12250 кг). Проект Rolls-Royce в этом диапазоне мощнестей — RB.220, тогда как французской альтернативой возможно предлагаемый компанией SNECMA двигатель M.56 — 10-тонный коммерческий двигатель.

опробования модели HS.141 в аэродинамической трубе

Вариант HS.141, продемонстрированный тут имеет фюзеляж с шириной, определенной установленными в ряд пятью сиденьями, но широкий фюзеляж с сиденьями расположенными по шесть в ряд кроме этого был изучен. Главный салон предусматривает размещение 102 пассажиров по пять в ряд с шагом кресел 32 дюйма (0,81 м) и повышением вместимости до 119 пассажиров с шагом кресел в 29 дюймов (0,71 м). Грузовые контейнеры будут намерено размещены в расположенном под полом пространстве, сдвигая в сторону направляющие.

сравнение шумового следа с принимаемым уровнем шума в 90 дБ (т.е. область около и под самолетом, что формирует шум для того чтобы уровня и выше) для простого транспорта сейчас и СКВП и СВВП будущего. Значение нового класса самолетов вследствие этого основанием светло продемонстрировано на рисунке слева. Ниже на рисунке продемонстрировано неспециализированное размещение силовой установки HS.141

Тогда как режим эксплуатации таких самолетов, как HS.141, будет предметом многих исследования и дальнейшего изучения в последующие годы, Hawker Siddeley говорит о том, что для минимального уровня шума около аэропорта, большая подъемная тяга будет употребляться при взлете лишь на высоте до 250 фт (76,2 м). Дабы избежать ограничения не превышение шума на границах населенных пунктов мощность после этого будет сокращено до 83% на оставшеюся части комплекта высоты.

Переход вперед от вертикального режима начнется на высоте 1000 футов (305 м) наклоном вентиляторных двигателей, и самолет будет ускоряться , поднимаясь до 2000 фт (610 м), при помощи тяги маршевых двигателей. На последней высоте должна быть достигнута эквивалентная воздушная скорость в 168 узлов (310 км/ч) и самолет бы тогда всецело перешел на создание подъемной силы посредством крыла: подъемные двигатели прекращают работу, впускные и выпускные створки закрываются, освобождая верхние и нижние стороны спонсонов.

кривые грузоподъемность-дальность для HS.141 применяющего скоростной (вверху) и дальнего действия (внизу) крейсерские режимы. Преимущества применения режима маленького взлета очевидно продемонстрированы на схемах

Подобным образом, при подходе к посадочной площадке подъёмные вентиляторы начинают работу на высоте 2000 фт (610 м) и на расстоянии 4 мили (6,4 км) от точки посадки. Допуская одну 60 секунд для проверки и запуска двигателей, замедляющий переход начнется на высоте 1000 фт (305 м) на расстоянии 2650 фт (808 м).

После этого высота будет сберигаться практически до подхода к посадочной площадке, опускаясь с начальной высоты в 800 фт (244 м) с вертикальной скоростью уменьшающейся от начальных 35 фт/с (10,7 м/с) до десяти метров/с (3,05 м/с), в то время, когда высота HS.141 составляла 100 фт (30 м) над уровнем площадки. посадка и Переход будет занимать полторы 60 секунд.

Неприятности управления

самый нетрадиционный и самый сложный нюанс конструкции HS.141 содержится в его совокупности управления. Самолет имеет простые элероны, руль направления и рули высоты, каковые теряют собственную эффективность с падением скорости ниже минимального значения эволютивной скорости (минимально допустимая скорость при сохранении управляемости) в простой полете, в котором подъемная сила вырабатывается посредством крыла.

Для вертикального и весьма медленного поступательного перемещения употребляются подъёмные вентиляторные двигатели, снабжающие управление и делающие те же функции, что и вытяжные трубы, применяемые для управления на Harrier-е. Это требует дифференцированной работы двигателей как с позиций тяги, так и вектора тяги.

Для управления по тангажу употребляется дифференцирования тяги между кормовыми двигателями и носовыми, тогда как управление по крену происходит дифференцированием тяги между правыми двигателями и левыми. Управление по рысканию требует дифференцирования наклона двигателей: так тяга одних двигателей отклоняется вперед, в то время как тогда как другие наклонены, дабы направить тягу назад.

Как уже отмечалось, для ускорения либо торможения все двигатели отклонены совместно назад либо вперед. Еще одним следствием применения двигателей для целей управления есть весьма стремительное реагирование на требуемые трансформации тяги.

Учитывая тот факт, что воздействие разных режимов управления будет нужно в совокупности, то нужна сложная совокупность для преобразования требований пилота в верную реакцию двигателей. Hawker Siddeley предлагает применять нужную для маневрирования автоматическую совокупность стабилизации с электрической передачей сигналов в обычном режиме и возвратом к яркому механическому приводу по окончании отказа любого из каналов автостабилизации. Выходные сигналы совокупности управления поступают в устройства управления едой трех групп подъёмных вентиляторов и в мультиплексируют механизмы наклона приводов на противоположных сторонах самолета.

дифференцирование наклона и тяги подъемно-вентиляторных двигателей будет употребляться для управления HS.141 при низких поступательных скоростях

Предстоящее осложнение появляется в связи с необходимостью разработки защиты от вероятных сбоев совокупности. Повреждение любого из подъемных вентиляторов на протяжении критических посадки и этапов взлёта чтобы не было асимметричной тяги потребуют немедленной остановки его сотрудников по другую сторону самолета. Такие силы в полной мере смогут быть усугублены любым трансформацией, которое на данный момент употребляется в целях управления в момент отказа двигателя.

Из-за скорости реакции нужной в ситуации для того чтобы рода, у автоматической совокупности, возможно, появится необходимость проверки каждого двигателя на отказ и принятич соответствующих мер, дабы сохранить контроль.

В связи с необходимостью рассчитывать на удвоенный выход (two out) требуется избыток тяги с лишним весом для вертикального режима, основанный на мощности 14 подъемных вентиляторов в данном HS.141. Hawker Siddeley внес предложение для RB.202-25 тягу в 10300 фнт (4670 кг). Не смотря на то, что данный двигатель возможно увеличен, дабы дать тягу от 10000 до 22000 фунтов (4535 — 9070 кг), и Rolls-Royce имел в виду его как 13000 фнт (5900 кг) силовую установку.

В предполагаемой оценке Hawker Siddeley их HS.141 имеет тяговооружённость 1,16 : 1 с двумя поврежденными двигателями.

Тогда как режим эксплуатации СВВП установил границы, в которых HS.141 и был спроектирован; его конструкция переносит нагрузки с весом, превышаюшим на 8% большой для данного режима. Это разрешит улучшить экономию, в то время, когда воздушное судно эксплуатируется в режиме вертикальной посадки и короткого взлёта. Планер будет запланирован на высокую крейсерскую скорость в 0,85 Маха на высоте 21600 фт (6583 м), что дает дальность в 450 миль (724 км) при вертикальном взлете с 102 пассажирами.

Пара лучшая дальность вероятного применения в крейсерской режиме большой дальности при числе Маха 0,8 на высоте 28000 фт (8535 м).

картинки взлета, захода и полёта на посадку самолета Hawker Siddeley HS.141

В рамках развития HS.141 компания Hawker Siddeley совершила широкие изучения в аэродинамической трубе и на моделях, и эти изучения длятся. В масштабе 1/10 модель с двигателем, применяемая в изучениях в аэродинамическиой трубе, имеет вентиляторы с личным приводом, и устройства для аэродинамических характеристик характеристик и измерения двигателей во всем диапазоне скоростей.

Работа длится с финансированием из частных источников, но дабы самолету достигнуть состояния производства потребуется помощь правительства. Компания уверен в том, что HS.141 возможно технически готов к эксплуатации в 1978-79 гг., а затраты на запуск самолета в производство (планер плюс подъёмные вентиляторные двигатели) оцениваются приблизительно в ?200 млн.

Наряду с этим исключаются затраты на нужную инфраструктуру, но, как предполагалось ранее, концепция СВВП представляется на данный момент стоящей, даже в том случае, если эксплуатация будет ограничена первоначально существующими аэропортами. Решимость устремляться вперед совсем не должно зависеть от совокупности новых аэропортов для самолетов с укороченным пробегом, вертикальным взлетом либо другие деловые центры территорий аэропортов и в случае если принимать его, то со временем HS.141 сможет показать себя подлинным уменьшителем аэропортов.

фотографии моделей HS.141

Кое-какие проекты Hawker Siddeley самолетов В/КВП

D.H.129	проект 1961-2 разрабатывался в соответствии с натовской спецификацией 4 главных армейских требований НАТО в кооперации с Nord Aviation (Франция) и Bell (США). Конфигурация высокорасположенного крыла с подъемными двигателями в крыльевых пилонах и маршевые двигатели в подкрыьевых пилонах
HS.133	100-местный гражданский воздушный транспорт с подъёмными вентиляторными двигателями, оживальным двигателями и треугольным крылом RB.202 в фюзеляжных спонсонах
HS.139	100-местный гражданский воздушный транспорт с подъёмными вентиляторными двигателями, применяющий компоновку, подобную D.H.129
HS.140	5-местный многоцелевой и исследовательский самолет с одним вентилятором для подъёмной силы
HS.141	100-местный гражданский воздушный транспорт с подъёмными вентиляторными двигателями, малой стреловидностью крыла и двигателями RB.202 в фюзеляжных спонсонах
HS.145	Административный самолет с подъёмными вентиляторными двигателями
HS.681	Военно-транспортный СВ/КВП предназначенный для помощи Harrier/HS.1154 Королевских ВВС. Высокоплан с четырьмя двигателями в подкрыльевых пилонах с возможностью трансформации вектора тяги
HS.803	HSA Woodford: проект гражданского самолета с применением роторов с регулируемой циркуляцией разработки Национального газотурбинного университета
HS.807	HSA Woodford: проект применения подъемных двигателей RB.162 на HS.125
HS.810	HSA Woodford: проект 100-местного гражданского самолета в соответствии с кратким изложением требований комитета по определению требований к транспортной авиации, применяющий ротор с регулируемой циркуляцией на финише каждой консоли крыла, и управляемый двигателями RB.162 в пилонах на законцовках крыла

художественное представление проекта HS.803

Двигатель Rolls-Royce RB.202

Разработка технического проекта была начала Rolls-Royce ЛТД. в Дерби около пяти лет назад с целью разработки малошумного подъемного двигателя. Компания уже имела опыт создания реактивных подъемных двигателей в виде собственных уникальных работ на двух Летающих стендах и в строительных работах RB.108 и RB.162. Эти два двигателя были чистыми турбореактивными двигателями, предназначенными для работы в вертикальном режиме при установке в таких самолетах, как Short SCI, Dassault Mirage III-V, Dornier Do 31 и VAK 191B.

Эта линия развития была продолжена и в финансируемой американским руководством программе сотрудничества с Allison. Кое-какие детали этого совместного двигателя дешёвы; он предназначался RB.198 либо XJ99 и одним из вероятных применений был проектируемый немецко-американский истребитель AVS. Вероятнее чуть дальше англо-американских работ по программе.

RB.202 отличается от ранних турбовентиляторных двигателей тем, что в качестве главной цели разработки был низкий уровень шума в сочетании с малой массой и высокой надёжностью смонтированной установки. Двигатель имеет отсек турбокомпрессора подобный RB.162, одноступенчатую турбину большого давления и одну ступень вентилятора, приводимого в перемещение трехступенчатой турбиной низкого давления. Приведенный в статье рисунок дает представление об весьма маленьком и широком двигателе, диаметр которого больше длины.

компоновка HS.141, на схеме прекрасно продемонстрировано размещение силовой установки

Скорость реактивной струя выходящих газов имеет серьёзное значение для уровня шума и у RB.202 эта скорость образовывает 640 фт/с (195 м/с), если сравнивать с 2170 фт/с (661 м/с) у RB.162. Двигатель RB.202-31 с тягой в 13000 фнт (5900 кг) имеет наружный диаметр 75,1 дм (1,9 м) при длине в 45,4 дм (1,15 м) со степенью двухконтурности 9,5:1. Удельная тяга (на единицу веса) 15:1 сравнима с 16:1 у RB.163-81.

Двигатель достиг стадии разработки замыслов реализации проекта, но предстоящие работы сейчас зависят от результатов недавнего кризиса компании Rolls-Royce. Ранее компания установила 1976 год в качестве целевой даты для двигателей, каковые будут доступны для прототипов СКВП.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Обозначение: HS.141

Силовая установка: два маршевых турбовентиляторных двигателя Rolls-Royce RB.220 мощностью 27000 фн (12250 кг) и 16 подъемных вентиляторных двигателей Rolls-Royce RB.202 мощностью 10300 фн (4670 кг).

Размеры:

размах крыла 75 фт 0 дйм (22,86 м)
площадь крыла 1060 фт? (98,47 м?)
относительное удлинение крыла 5,3:1
стреловидность 28° по линии четверти хорд
неспециализированная протяженность 120 фт 2 дйм (36,63 м)
большой диаметр фюзеляжа 11 фт 3 дйм (3,43 м)
большая внутренняя ширина салона 10 фт 8 дйм (3,25 м)
неспециализированная высота 29 фт 10 дйм (9,00 м)
размах хвостового оперения 32 фт 10 дйм (10,00 м)
площадь руля и стабилизатора высоты 239 фт? (22,20 м?)
площадь руля и киля направления 145 фт? (13,47 м?)

Вес:

расчётная взлётная масса 134200 фнт (60872 кг)
большая масса в режиме вертикального взлета 124200 фнт (56336 кг)
расчетная посадочная масса 118000 фнт (53524 кг)
большая масса без горючего 110300 фнт (50031 кг)
масса горючего 33500 фнт (15195 кг)

Летные характеристики:

проектная крейсерская скорость 375 уз (695 км/ч)
проектное крейсерское число маха 0,85
проектная большая скорость 435 уз (806 км/ч)
проектное предельное количество маха 0,92
дальность с большой нужной нагрузкой (СВВП) 400 ст миль (644 км)
дальность полета с большой нужной нагрузкой (СКВВП) 1200 ст миль (1931 км)

источник: HS.141. The airport shrinker Air Enthusiast 06/1971

Уменьшитель аэропортов. проект пассажирского самолета hawker siddeley hs.141. великобритания

Private Jet — British Aerospace (Hawker Siddeley) HS-125-700A (C-GLBJ) Landing 06R CYUL Montreal

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: