Bartini VVA-14 - Amfibie s kolmým vzletem a přistáním

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔28.10.2004 📕37.778

Když navštívíte muzeum VVS v Moninu, určitě nepřehlédnete vrak stroje, který se nepodobá žádnému známému letounu ani přibližně. Stojí na tandemovém podvozku, přitom má mohutné plováky a neuvěřitelně tlustý centroplán. V trávě leží křídla s tak malou hloubkou profilu, že vypadají jako by k letounu ani nepatřila, a kousek bokem prázdné motorové gondoly. Zajímavá je i civilní imatrikulace CCCP-10687. Jedná se o vrak hydroplánu s kolmým vzletem a přistáním Bartini VVA-14.

R. L. Bartini se zabýval teoriemi mezikontinentální přepravy. Ve svém díle dospěl k závěru, že ideální prostředek by měl mít nosnost lodi a rychlost letadla, což je jistě lákavá představa. Aby to nebylo málo, stroj měl být obojživelný a schopný svislého vzletu a přistání. Bez rozpaků navrhl samokřídlo se vzletovou hmotností 2 500 tun. Na jeho omluvu je třeba říci, že na přelomu padesátých a šedesátých let se mnohým zdálo, že před technikou už neleží žádná omezení a podobně „reálné“ projekty vznikaly jako houby po dešti. Realita však byla poněkud jiná.

Metla ponorkové hrozby

Vidina prostředku s tak úžasnými vlastnostmi většinou jako první zaujme vojenské představitele státu. Tím spíš, když se jedná o totalitní režim. V SSSR tomu nebylo jinak. Ovšem začínat projekt letounu, s jehož stavbou nebyly žádné zkušenosti, strojem se vzletovou hmotností desetkrát vyšší než měl nejtěžší do té doby postavený letoun bylo trochu moc i na tehdejší režim. Bartini proto předložil reálnější projekt protiponorkového letounu s předpokládanou vzletovou hmotností kolem 52 tun. Letoun měl vnést novou kvalitu do boje s americkými raketonosnými ponorkami. Předpokládalo se, že bude vybaven detektorem magnetických anomálií, pasivními radioakustickými bójemi a výbušnými náložemi jako zdroji zvuku. V listopadu 1965 vyšlo nařízení rady ministrů o stavbě prototypu. Stavba byla zahájena v Uchtomském vrtulníkovém závodě (UVZ Uchtomskij vertoljotnyj zavod). Generálním konstruktérem byl M. P. Simonov. Později byla převedena do výrobního závodu Berjevovy konstrukční kanceláře OKB-49 v Taganrogu, ze kterého byl později vybudován letecký-technický komplex TANTK (Taganrožkij aviacionnyj naučno-techničeskij komplex). Důvod byl prostý, konstrukcí se nový stroj přece jen nejvíce podobal hydroplánu a s jejich konstrukcí měl právě Berjev největší zkušenosti. V některých materiálech je možné v této souvislosti najít i označení M-62. U Berjeva působil v roli generálního konstruktéra G. S. Panatov.

Předpokládalo se, že budou postaveny dva prototypy. První s označením VVA-14-1M měl sloužit pro studium chování letounu při klasickém vzletu s rozjezdem. Hlavní úlohou druhého VVA-14-2M byly pokusy se svislým vzletem a přistáním a sledování chování letounu při přechodu do vodorovného letu.

Pro zkoušky svislého vzletu byl na UVZ navržen a v TANTK zkonstruován zkušební stend s půdorysem 15 x 15 m, s výškou 10m a hmotností 27 t. Byl vybaven šesti zdvihovými motory TS-T2. Každý měl dvě výtokové trysky, aby bylo možné simulovat činnost 12 zdvihových motorů, které měly být použity na VVA-14-2M. S pomocí stendu studovali konstruktéři a specialisté z CAGI (Centralnyj aero-gydrodynamičeskij institut) vliv výtokových plynů na vodní hladinu a vznik kavitačních jevů.


Na snímku je vidět zbytek pylonů motorů D-30 na bocích pilotní kabiny

Poprvé ve vzduchu

První prototyp VVA-14-1M byl hotov v červnu 1972. Zatím nebyl vybaven gumovými plováky ani zdvihovými motory, protože jejich vývoj vázl. V červenci byly zahájeny na letišti TANKT pojížděcí zkoušky do rychlosti odlepení přední podvozkové nohy. První vzlet uskutečnili zkušební pilot J. M. Kuprijanov a šturman L. F. Kuzněcov 4. září 1972. Během následujících letových zkoušek, které probíhaly do června 1975, bylo provedeno celkem 107 vzletů v trvání 103 hodin. Maximální dosažená rychlost činila 260 km/h.

V roce 1974 byly na letoun namontovány nafukovací plováky, které měly sloužit pro přistávání na vodě. Jejich konstrukce nebyla jednoduchá, protože musely vydržet dynamické namáhání při klasickém vzletu a po vzletu se měly „zatáhnout“ vysátím stlačeného vzduchu z jejich vnitřního objemu. Plováky vyrobil závod na výrobu pneumatik v Jaroslavi. První vzlet z plováků, test jejich „zatažení“ a opětovného nafouknutí za letu proběhl 11. června 1975. Ukázalo se, že „zatahování“ plováků za letu není vůbec jednoduché a celý proces si vyžádal ještě mnoho zkoušek a úprav. Největší problémy způsobovalo to, že gumové tělo plováků se odmítalo poskládat do vyhrazeného prostoru a visící části za letu zvyšovaly odpor. Celkem bylo v letech 1974-75 provedeno 95 cyklů nafouknutí a „zatažení“ plováků na zkušebních stendech a na letounu postaveném na zemi. Dalších 11 se uskutečnilo za letu, přičemž se vzlety prováděly jak z letiště, tak z vodní hladiny. Nakonec byl systém zavržen jako nevyhovující.


Při pohledu zepředu vynikne extrémně tlustý centroplán a dodělané přechody k celokovovým plovákům

Přízemní efekt jako cíl

Při zkouškách se ukázalo, že díky mohutnému centroplánu se přízemní efekt objevuje již ve výšce 12 m nad zemí. Vzhledem k tomu, že na prvním prototypu se nepočítalo s montáží zdvihových motorů, chtěli konstruktéři přízemní efekt využít co nejlépe. Na příď byly namontované další dva proudové motory D-30M tak, aby plyny z výtokové trysky ofukovaly tlustý centroplán. Tak došlo ke zvýšení rychlosti proudění vzduchu a tím pádem i vztlaku. Během této přestavby byl nespolehlivý systém nafukovacích plováků nahrazen klasickými celokovovými plováky. Upravený letoun dostal označení VVA-14-1P.

Tyto práce proběhly již po smrti otce myšlenky R. L. Bartiniho (zemřel v roce 1974). Zkoušky přestavěného prototypu VVA-14-1P probíhaly na hladině Taganrožského zálivu u Azovského moře. Pokusy pokračovaly velmi vlažným tempem až do roku 1976, kdy byly definitivně ukončeny. Druhý prototyp nebyl nikdy dokončen stejně jako zdvihové motory, které mu měly umožnit svislý vzlet.

Komplikovaný drak...

Bartini VVA-14 byl celokovový hornoplošník s centroplánem s velmi tlustým profilem s délkou tětivy 10,75 m. Do středu centroplánu byl vetknut doutníkový, poloskořepinový trup, kruhového průřezu. Trup obsahoval v přední části kabinu pro trojčlennou osádku. Ta se v nouzi oddělovala, takže letci nemuseli používat individuální vystřelovací sedadla. Během přestavby byla kabina vybavena běžnými vystřelovacími sedadly a počet členů osádky byl snížen na dva. Vystřelovací sedadla opouštěla kabinu, v případě nouze, dvěma velkými příklopy na střeše kabiny. Následovala šachta předního podvozku, úsek zdvihových motorů, zbraňový úsek a podvozková šachta zadního podvozku.

Centroplán na vnější straně přecházel do dvou doutníkových těles. Na jejich spodní straně byly původně válcové nafukovací gumové plováky, dlouhé 14 m. Plováky měly objem 50 m3 a každý byl pro zvýšení bezpečnosti rozdělen na 12 samostatných oddílů. Vzduch pro nafukování plováků byl odebírán od kompresorů letových motorů. Po přestavbě byly použity běžné celokovové plováky. Mezi plovákem a doutníkovým tělesem byly dodělané plechové aerodynamické přechody. Pro pohyb na zemi sloužil tandemový podvozek s vyrovnávacími koly zatahovanými do kaplovitých pouzder na vnější straně plováků. Přední i zadní podvozková noha byly použity ze sériového bombardéru Tu-22.

Vnější přímé části křídel měly lichoběžníkový půdorys a byly odnímatelné. Náběžná hrana byla po celé délce vybavena slotem, na odtokové hraně byly jednoštěrbinové vztlakové klapky a křidélka. Ocasní plochy byly šípovité uchycené na doutníkových tělesech.

Pohonnou jednotku tvořily dva motory D-30M z konstrukční kanceláře P. A. Solověva.

... i systém pohonu

Motory byly umístěny v samostatných gondolách na hřbetě letounu, aby se předešlo nasávání vodní tříště. Na prototypu VVA-14-1P sloužily další dva motory stejného typu k ofukování centroplánu. Byly umístěny na krátkých pylonech těsně vedle pilotní kabiny. Svislý vzlet mělo umožnit 12 zdvihových motorů, které měly být umístěny po dvojicích v šesti speciálních dopředu nakloněných šachtách. Motory měly být typu RD-36-35 PR z konstrukční kanceláře P. A. Kolesova. Šachty měly být shora kryté odklápěcími klapkami podobně jako na palubních Jak-38, na spodní straně šachet byly speciální mříže. Ty měly být nastavitelné, aby umožňovaly částečně měnit vektor tahu, pro usnadnění přechodu do vodorovného letu.

Palivový systém letounu tvořilo 14 palivových nádrží s celkovým objemem 15 500 l paliva. Předpokládalo se, že letoun bude vybaven systémem doplňování paliva na hladině podobně jako běžné hydroplány. Odmrazování náběžných hran křídel, ocasních ploch a vstupů vzduchu do motorů zajišťoval rozvod teplého vzduchu.

Za letu byl letoun řízen běžnými aerodynamickými plochami. Do systému řízená byly vřazeny hydraulické posilovače. V přechodové fázi a ve visu mělo řízení zajišťovat 12 trysek pracujících se stlačeným vzduchem odebíraným od kompresorů zdvihových motorů. Letoun měl být vybaven automatickým systémem stabilizace při svislém vzletu a přistání.

Vyhledávání ponorek měl zajišťovat vyhledávací a zaměřovací systém „Burevěstnik“. Dále měl letoun nést 144 pasivních radioakustických bójí PGB-1U a přibližně sto výbušných náloží sloužících jako zdroj zvuku. Na zádi měl být umístěn detektor magnetických anomálií „Bor-1“. Počítalo se i s konstrukcí záchranné varianty hydroplánu, která měla mít rozšířené radiovybavení.

Ačkoli letoun nepřekročil stádium prototypu, konstruktéři počítali s umístěním výzbroje. Plánovaná pumovnice měla umožnit zavěšení dvou torpéd, čtyř námořních min IGMD-500 nebo osmi leteckých bomb PLAB-250. Běžně měl letoun nosit 2000 kg výzbroje, v přetížené variantě měl nést až 4000 kg, přičemž pumovnice ,měla pojmou dvojnásobný počet min a bomb.

Foto: Archiv, Airliners.net
Prameny: TANTK Berjev, WIG Page, Aviacia i vremja

Tabulka TTD Bartini VVA-14

První vzlet 4. 9. 1972
Délka letounu 25,9 m
Rozpětí křídel 30 m
Výška letounu 6,79 m
Plocha křídel 177 m2
Vzletová hmotnost-maximální 52 000 kg
Hmotnost prázdného letounu 35 350 kg
Počet a typ motorů 2* D-30M
Tah jednoho motoru /s forsáží 67 kN
Zdvihové motory 12* RD-36-35PR
Tah jednoho motoru /s forsáží 4,3 kN
Maximální rychlost ve výšce 6 000m (vypočítaná) 760 km/h
Cestovní rychlost 640 km/h
Maximální vytrvalost při rychlosti 360 km/h 4 hodiny
Maximální dostup 8000 m
Maximální dolet (delivery) 2450 km
Maximální pumová výzbroj / přetížená varianta 2000 kg / 4000 kg

Co je přízemní efekt?

Letoun Bartini VVA-14-1M využíval přízemního efektu. O co se jedná?
Každý profil tj. křídlo s teoreticky nekonečným rozpětím má určitý vztlak a odpor. Přibližně 2/3 celkového vztlaku vytváří podtlak na vrchní straně křídla, 1/3 tvoří přetlak na jeho spodní straně. Reálné křídlo samozřejmě nekonečné rozpětí mít nemůže.

Na jeho konci dochází k vyrovnávání tlaků a vznikají rotující víry, které tvoří jakési „vousy“ na koncích křídla. Ty se zviditelňují při ofukování křídla v aerodynamickém tunelu. Běžný smrtelník je může vidět na leteckých dnech, když je vzduch „obarven“ dýmovnicemi na koncích křídla.

Víry vytvářejí takzvaný indukovaný odpor, který zvyšuje celkový odpor. Zároveň dochází ke snížení vztlaku, snížením rozdílu tlaků na konci křídla. Takže celkový vztlak reálného křídla je nižší než vztlak teoretického profilu (křídla s nekonečným rozpětím).

Blízkost země brání dokonalému vyrovnávání tlaků. V blízkosti země tedy vzroste vztlak a poklesne indukovaný odpor. Tomuto jevu se říká přízemní efekt.

Přízemní efekt je ve většině případů nežádoucí, protože se objevuje v okamžiku, kdy je to nejméně vhodné, totiž těsně před dosednutím letounu. Prakticky se to projevuje tak, že letoun těsně nad zemí „plave“, odmítá dosednout a tak dochází k nežádoucímu prodlužování přistání. Na druhou stranu v případě, že pilot potřebuje „dotáhnout“ na letiště letadlo s vysazeným motorem (motory), může využití přízemního efektu zabránit havárii.

Bartini se rozhodl přízemního efektu cíleně využít k úspoře paliva při krátkých přeletech mezi hydroakustickými měřeními a při letu v malé výšce, nutné pro účinné použití detektoru magnetických anomálií. Aby byl efekt co největší bylo nutné vytvořit křídlo s co nejdelší aerodynamickou tětivou a tlustým profilem, ale to by mělo mimořádně velký odpor. Proto byl takto koncipován pouze centroplán. Jeho tětiva měla délku úctyhodných 10,75 m a přízemní efekt se začínal objevovat již ve výšce 12 m.

Snížení indukovaného odporu za letu (tedy mimo oblast působení přízemního efektu) se věnuje velká pozornost. U moderních dopravních letounů a větroňů používají winglety (speciální aerodynamické plošky), které upravují proudění na koncích křídel, respektive ve vírech za nimi tak, aby indukovaný odpor byl co nejmenší. To svědčí o tom, že se nejedná o zanedbatelnou aerodynamickou složku.

Prostředky pro zjišťování ponorek

Od dob Druhé světové války, kdy se z letadel stal účinný prostředek pro ničení ponorek byla vyvinuta řada detekčních prostředků. Mezi nejvýznamnější patří:

- Radiolokátor. Je schopen detekovat vynořené části ponorky tj. věž, periskopy, schnorchel pro výměnu vzduchu v ponorce nebo plováky vlečných antén.

- Detektor magnetických anomálií. Detekuje poruchy magnetického pole způsobené kovovým tělesem trupu ponorky. Umísťuje se do dlouhého „tykadla“ nebo výsuvného ráhna na konci trupu letounu, protože i na letounu jsou kovové části, které měření ovlivňují.

- Pasivní bóje. Jsou bóje vybavené směrovými mikrofony a spojovací soupravou. Po svržení z letounu zaznamenají hluk způsobený proplouvající ponorkou a odvysílají polohu. Někdy se používají v kombinaci s výbušnými náložemi. Potom zaznamenávají odrazy výbuchu od trupu ponorky.

- Aktivní bóje. Na rozdíl od pasivních bójí, samy vysílají akustické signály a zaznamenávají jejich odrazy od trupu ponorky

- Sonar. Funguje stejně jako aktivní bóje, ale je součástí letadla. Z vrtulníku se spouští na laně, u hydroplánů se měření provádí během krátkých přistání.

- IR detektory. Jsou schopné registrovat tepelnou stopu za plující ponorkou.

Prameny:
Komissarov Sergej: Russian ekranoplans and other WIG planes ISBN 1-85780-146-6
Petrov G.: Gidrosamoljoty i ekranoplany Rossii 1910-1999
Periodika:
Aviacia i vremja, Technika i vooruženije, Mir aviacii, Modelist konstruktor, M-hobby
Web:
http://www.beriev.com/eng/core_e.html
http://www.se-technology.com/wig/index.php
http://xplanes.free.fr/
Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔28.10.2004 📕37.778

Komentáře Disqus

Komentáře Facebook

Sociální sítě

Reklama

Poslední komentáře