Катапульта самолета - Aircraft catapult

F-14 Tomcat подготовка к подключению к катапульте на USSСаратога

An катапульта самолета - это внешнее устройство, которое позволяет самолету взлетать из очень ограниченного пространства, например с палубы судна, но в редких случаях также устанавливает наземные взлетно-посадочные полосы. Сейчас он чаще всего используется на авианосцы, как форма вспомогательный взлет. В том виде, в котором она используется на авианосцах, катапульта состоит из гусеницы или паза, встроенного в кабина экипажа, под которым находится большой поршень или челнок который прикреплен через дорожку к передняя стойка самолета, или в некоторых случаях трос, называется катапульта уздечка, крепится к самолету и катапульте-челноку. Исторически использовались и другие формы, такие как установка стартовой тележки, удерживающей гидросамолет на длинной балочной конструкции, установленной на палубе военный корабль или же торговое судно, но большинство катапультов имеют аналогичную концепцию скользящей гусеницы. Для приведения в движение катапульты использовались различные средства, такие как масса и вышка, порох, маховик, давление воздуха, гидравлический, и сила пара, и ракета на твердом топливе бустеры. ВМС США разрабатывают использование Электромагнитные системы запуска самолетов со строительством Джеральд Р. Форд-учебный класс авианосцы. На современном катапультируемом авианосце земельные участки как обычные самолеты, иногда с помощью тормозной механизм при посадке на палубу. Исторически это было наиболее распространено для гидросамолеты катапультироваться, что позволяет им приземлиться на воду рядом с судном и подняться на борт, хотя во время Второй мировой войны (до появления эскорт перевозчик ) общепринятый истребители (особенно Hawker Hurricane ) иногда катапультировался из "торговец с катапультами "(CAM) суда, чтобы отогнать вражеские самолеты, вынуждая пилота либо отклониться на наземную взлетно-посадочную полосу, либо выпрыгнуть с парашютом или броситься в воду рядом с конвой и ждите спасения. Для этой цели некоторые истребители даже были укомплектованы без шасси, предназначенные для использования в качестве одноразовых одноразовых истребителей для экстренной помощи, чтобы отогнать вражеские самолеты в случае нападения или обнаружения конвоя.

История

Первый зарегистрированный полет с использованием катапульты

Сэмюэл Лэнгли катапульты, плавучего дома и неудачного переноски людей Аэродром (1903)

Пионер авиации и Смитсоновский институт Секретарь Сэмюэл Лэнгли использовал катапульту с пружинным приводом для запуска своих успешных летающих моделей, а его неудачные Аэродром 1903 г.[1] Аналогичным образом Братья Райт Начиная с 1904 года, они использовали катапульту в стиле деррика и утяжелители, чтобы помочь своим первым самолетам взлетать на ограниченное расстояние.[2]

31 июля 1912 г. Теодор Гордон Эллисон стал первым человеком, запущенным с катапульты ВМС США. Военно-морской флот совершенствовал систему катапульты со сжатым воздухом и установил ее на доке Санти в Аннаполис, Мэриленд. Первая попытка чуть не убила лейтенанта Эллисон, когда самолет сошел с трапа носом вверх и, поймав боковой ветер, столкнул самолет в воду. Эллисон смогла выбраться из-под обломков невредимой. 12 ноября 1912 года лейтенант Эллисон вошел в историю как первый успешный запуск катапульты ВМФ со стационарной угольной баржи. 5 ноября 1915 г. лейтенант-командор Генри К. Мустин совершил первый запуск катапульты с идущего корабля.[3]

Срок подачи заявок

ОсобенностьВпервые увиделВпервые продемонстрировано наПервый введенный в эксплуатацию перевозчикВступление в стройПримечания
Морская катапульта1915USSСеверная КаролинаUSS Лэнгли - сжатый воздух
USSЛексингтон - маховик
HMSСмелый - гидравлический		1922
1927
1934		Лейтенант командир. Генри Мустин совершил первый успешный запуск 5 ноября 1915 г.
Паровая катапульта1950HMSПерсейUSSХэнкок1954Добавлено в Хэнкок во время ее 1953 SCB-27 C ремонт.
EMALS2010Лейкхерст Максфилд ФилдUSSДжеральд Р. Форд2017

Межвоенный и Вторая мировая война

А Морж-супермарин запускается с катапульты HMSБермуды (1943)

ВМС США экспериментировали с другими источниками энергии и моделями, включая катапульты, в которых использовался порох и вариации маховика. 14 декабря 1924 г. наблюдательный самолет Martin MO-1, пилотируемый лейтенантом Л. К. Хайденом, был запущен с USSЛэнгли с помощью катапульты, питаемой порохом. После этого запуска этот метод использовался на борту обоих крейсеры и линкоры.[4]

К 1929 году немецкие океанские лайнеры СС Бремен и Европа были оснащены катапультами сжатого воздуха, разработанными Хейнкель авиационная фирма Ростока,[5] с дальнейшей работой с катапультами авиапочтой через Южный Атлантический океан, проводившиеся в первой половине 1930-х годов, с Дорнье Wal двухмоторные летающие лодки.

До и во время Вторая Мировая Война, большинство катапультов на авианосцах были гидравлическими. Однако катапульты ВМС США на надводных военных кораблях работали с взрывными зарядами, аналогичными тем, которые используются для 5-дюймовых орудий. Некоторые авианосцы были построены до и во время Второй мировой войны с катапультами на ангарной палубе, которые стреляли аттракционы, но они были непопулярны из-за их короткого пробега, небольшого расстояния между ангарными палубами, невозможности добавить скорость корабля вперед к воздушной скорости самолета при взлете и меньшего расстояния от воды (условия, которые позволяли пилоты гораздо меньше права на ошибку в первые моменты полета). В основном они использовались в экспериментальных целях, и их использование было полностью прекращено во второй половине войны.[4]

Испытательный пуск "Урагана" с использованием ракетно-катапульты САМ-корабля, Гринок, Шотландия, 31 мая 1941 г.

Многие военно-морские суда, кроме авианосцев, имели на борту поплавки, гидросамолеты или амфибии для разведки и обнаружения. Они были спущены на воду с катапульты и приземлились в море рядом для подъема краном. Кроме того, концепция подводные авианосцы был разработан несколькими странами в период между двумя мировыми войнами, вплоть до Второй мировой войны и в последующий период, когда подводная лодка запускала небольшое количество гидросамолетов для наступательных операций или обнаружения артиллерийских орудий, которые подводная лодка собирала после приземления. Первый запуск с Королевский флот линейный крейсер был из HMASАвстралия 8 марта 1918 г. Впоследствии многие корабли Королевского флота несли катапульты и от одного до четырех самолетов; линкоры или линейные крейсеры вроде HMSпринц Уэльский нес четыре самолета и HMSРодни несли два, в то время как меньшие военные корабли, такие как крейсер HMNZSLeander нес один. Самолеты были Фэйри Сифокс или же Морж-супермарин. Некоторым нравится HMSНельсон катапульты не использовались, и самолет был спущен в море для взлета. У некоторых были сняты самолеты и катапульты во время Второй мировой войны, например. HMSГерцог Йоркский, или раньше (HMSRamillies ).

Во время Второй мировой войны ряд кораблей были оснащены катапультами с ракетным двигателем, в первую очередь истребители катапульты Королевского флота, затем вооруженные торговцы известный как CAM корабли из "купцов, вооруженных катапультами". Они использовались для сопровождения конвоев, чтобы отогнать вражеские бомбардировщики-разведчики. САМ корабли несли Hawker Sea Hurricane 1A,[я] окрестили «Ураганом» или «Катафайтером», и пилот выскочил, если не смог долететь до приземления.[6]

В то время как заключен в Замок Кольдиц во время войны британские военнопленные планировали попытку побега с помощью падающего ванна полный тяжелых камней и камней в качестве движущей силы для катапульты, которая будет использоваться для запуска Кольдиц Петух планер с крыши замка.

С земли V-1s обычно поднимались по наклонной спусковой рампе с помощью устройства, известного как Dampferzeuger ("парогенератор").[7][8]

Паровая катапульта

Элементы катапульты Шарль де Голль, разобран при ее ремонте в 2008 г.
Заключительные проверки катапульты самолета перед выполнением полетов на борту USSДжон С. Стеннис

После Второй мировой войны Королевский флот разрабатывал новую систему катапульты для своего флота авианосцев. Командир Колин С. Митчелл, RNV, рекомендовал паровую систему как эффективное и действенное средство для запуска военно-морских самолетов следующего поколения. Испытания на HMSПерсей, управляемые пилотами, такими как Эрик "Винкль" Браун, с 1950 г. показал свою эффективность. Военно-морские силы представили паровые катапульты, способные запускать более тяжелые струя истребители, в середине 1950-х гг. Рассматривались также катапульты с пороховым приводом, которые были бы достаточно мощными, но при этом создавали бы гораздо большие нагрузки на планер и могли быть непригодными для длительного использования.[4]

При взлете фиксирующая планка удерживает самолет на месте, когда давление пара нарастает, а затем ломается (или «выпускается»; в более старых моделях использовался срезанный штифт), освобождая поршень, чтобы тянуть самолет по палубе на высокой скорости. В течение примерно двух-четырех секунд скорость самолета от действия катапульты плюс скорость кажущегося ветра (скорость корабля плюс или минус «естественный» ветер) достаточна для того, чтобы самолет мог улететь, даже после потери одного двигателя.[9]

Страны, сохранившие крупные авианосцы, например, ВМС США, Французский флот, все еще используют КАТОБАР (Взлет с помощью катапульты, но задержка восстановления). Тактические самолеты ВМС США используют катапульты для запуска с большей боевой нагрузкой, чем это было бы возможно в противном случае. Более крупные самолеты, такие как E-2 Соколиный глаз и С-3 Викинг, требуют выстрела из катапульты, поскольку их тяговооруженность слишком мала для обычного взлета с катушки на несущей палубе.[4]

Типы паровых катапультов

В настоящее время или когда-то эксплуатируемые ВМС США включают:[9][10][11][12][13][14][15][16][17]

ТипПолная длинаГладитьЕмкостьПеревозчики
C-11 и C-11-1225 футов (69 м)211 футов (64 м)39 000 фунтов (18 т) при 136 узлах; 70 000 фунтов (32 т) при 108 узлахSCB-27C Эссекс-учебный класс конверсии, USSКоралловое море, носовые установки на USSМидуэй и USSФранклин Д. Рузвельт, поясные установки на USSФоррестол и USSСаратога
С-11-2162 футов (49 м)150 футов (46 м)Поясные катапульты на USS Мидуэй и USS Франклин Д. Рузвельт
С-7276 футов (84 м)253 футов (77 м)40 000 фунтов (18 т) при 148,5 узлах; 70 000 фунтов (32 т) при 116 узлахUSSРейнджер, USSНезависимость, носовые установки на USS Форрестол и USS Саратога
С-13265 футов (81 м)250 футов (76 м)78000 фунтов (35 т) при 139 узлахкошачий коготь учебный класс, USS Мидуэй после модернизации SCB-101.66, USSПредприятие
С-13-1325 футов (99 м)310 футов (94 м)80000 фунтов (36 т) при 140 узлахОдна установка на USSАмерика и USSДжон Ф. Кеннеди, все на USSНимиц, USSДуайт Д. Эйзенхауэр, USSКарл Винсон, и USSТеодор Рузвельт
С-13-2325 футов (99 м)306 футов (93 м)USSАбрахам Линкольн, USSДжордж Вашингтон, USSДжон С. Стеннис, USSГарри С. Трумэн
С-13-3261 футов (80 м)246 футов (75 м)60 000 фунтов (27 т) при 140 узлахФранцузский авианосецШарль де Голль

Ловцы уздечки

USS Саратога в процессе. Уздоловы - это удлинители на конце передних катапультов.

Выступающие под углом пандусы (ограничители уздечки Ван Вельма или рожки) на концах катапульты на некоторых авианосцах использовались для захвата уздечки (соединителей между челноком катапульты и фюзеляжем самолета) для повторного использования. Были небольшие веревки, которые крепились, чтобы обуздать шаттл, которые продолжались вниз по наклонному рогу, чтобы тянуть узду вниз и от самолета, чтобы не повредить низ живота, который затем был захвачен сетями в сторону рога. Уздечки не использовались на самолетах США с конца Холодная война, и все авианосцы ВМС США, введенные в эксплуатацию с тех пор, не имели аппарелей. Последним авианосцем США, получившим уздечку, был USS. Карл Винсон; начиная с USS Теодор Рузвельт пандусы были удалены. В течение Заправка и комплексный ремонт переоборудования в конце 1990-х - начале 2000-х гг. из первых трех Нимиц-учебный класс авианосцы. USS Предприятие был последним оперативным авианосцем ВМС США с пристроенными рампами до его дезактивации в 2012 году.[нужна цитата ]

Как и ее современные американские коллеги, французский авианосец Шарль де Голль не оборудован уздечками, поскольку современные самолеты, эксплуатируемые на борту, используют те же системы запуска, что и ВМС США.[18] Благодаря этой взаимной совместимости американские самолеты также могут катапультироваться и приземляться на них. Шарль де Голльи, наоборот, французская военно-морская авиация может использовать катапульты авианосцев ВМС США. В то время, когда Супер Этендар работал на борту Шарль де Голль, его уздечки использовались только один раз, так как их никогда не возвращали ловцы уздечки.

Перевозчики Клемансо и Фош были также оснащены ловушками для уздечки, но не для Super Étendards, а только для того, чтобы поймать и вернуть Воут F-8 Крестоносец уздечки.[требуется разъяснение ]

Электромагнитная система запуска самолета

Основная статья: Электромагнитная система запуска самолета
Компьютерная модель линейного асинхронного двигателя, используемого в EMALS.

Требования к размерам и численности паровых катапульт ограничивают их возможности. Более новый подход - это Электромагнитная система запуска самолета (ЭМАЛЫ). Электромагнитные катапульты создают меньшую нагрузку на самолет и обеспечивают больший контроль во время запуска, обеспечивая постепенное и постоянное ускорение. Ожидается, что электромагнитные катапульты потребуют значительно меньшего количества обслуживания за счет использования твердотельных компонентов.[19]

Линейные асинхронные двигатели с которыми раньше экспериментировали, например, с системой Electropult компании Westinghouse в 1945 году.[20] Однако в начале 21 века военно-морские силы снова начали экспериментировать с катапультами с линейными асинхронными двигателями и электромагниты. EMAL будет более энергоэффективным на ядерный авианосцы и снизили бы некоторые опасности, связанные с использованием сжатого пара. На газовая турбина приводимые в действие корабли, электромагнитная катапульта устраняет необходимость в отдельном паровом котле для производства пара катапульты. Предстоящий Джеральд Р. Форд-учебный класс авианосцы включают в себя электромагнитные катапульты.[21]

Гражданское использование

С 1929 г. Норддойчер Ллойд -лайнеры SSБремен и Европа были оснащены катапультами с пневмоприводом конструкции Heinkel Flugzeugwerke запускать мэйл-самолеты.[22] Эти корабли обслуживали маршрут между Германией и США. Самолет с почтовыми мешками будет запущен как почтовый тендер в то время как корабль находился еще на многих сотнях миль от пункта назначения, что ускоряло доставку почты примерно на день. Первоначально, Heinkel He 12 самолеты использовались до их замены на Юнкерс Ju 46, которые, в свою очередь, были заменены Воут В-85Г.[23]

Немецкая авиакомпания Люфтганза впоследствии использовали специальные катапульты SSВестфалия, РСSchwabenland, Остмарк и Friesenland запустить больше Дорнье До Дж Wal (КИТ), Дорнье До 18 и Дорнье До 26 летающие лодки на Южно-Атлантическом авиапочте из Штутгарта, Германия, в Натал, Бразилия.[24] В 1933 г. выполнял маршрутные проверочные полеты, а с февраля 1934 г. выполнял регулярные рейсы. Wals пролетел трансокеанский этап маршрута, между Bathurst, Гамбия в Западной Африке и Фернандо де Норонья, группа островов у берегов Южной Америки. Сначала была дозаправка посреди океана. Летающая лодка приземлится в открытом море, будет поднята на борт подъемным краном, заправлена ​​топливом, а затем запущена катапультой обратно в воздух. Однако приземление на большие океанские волны приводило к повреждению корпуса летающих лодок. С сентября 1934 г. Люфтганза На каждом конце трансокеанской ступени имелся корабль поддержки, обеспечивающий радионавигационные сигналы и запуск катапульты после того, как самолет ушел в море за ночь. С апреля 1935 г. Wals были запущены прямо в море и перелетели все расстояние через океан. Это стало возможным, поскольку летающие лодки могли нести больше топлива, когда им не нужно было взлетать с воды своим ходом, и сокращали время, необходимое для доставки почты из Германии в Бразилию, с четырех дней до трех.

С 1936 по 1938 годы испытания, в том числе Blohm & Voss Ha 139 летающие лодки проводились по североатлантическому маршруту в Нью-Йорк. Schwabenland также использовался в Антарктика экспедиция 1938/39 г. с основной целью найти место для немецкой китобойной станции, в которой запускали катапульты. Wals обследовал территорию, впоследствии заявленную Германией как Новая Швабия. Все Люфтганзас катапульты были захвачены Люфтваффе в 1939 году и использовался как тендеры на гидросамолеты во Второй мировой войне вместе с тремя кораблями-катапультами, построенными для военных.

После Второй мировой войны Морж-супермарин самолеты-амфибии также некоторое время эксплуатировались британским китобойный промысел компания United Whalers. Работая в Антарктике, они запускались с заводское судно FF Balaena, который был оснащен катапультой бывшего военно-морского флота.[25]

Альтернативы катапультам

ВМС Китая, Индии и России используют обычные самолеты из СТОБАР авианосцы (короткий взлет, но задержка посадки). Вместо катапульты используют лыжный трамплин для помощи самолету при взлете с положительной скороподъемностью. Самолеты-носители, такие как J-15, МиГ-29К, и Су-33 полагаться на собственные двигатели для разгона до скорости полета. В результате они должны взлетать с пониженным запасом топлива и вооружения.

Все остальные флоты с авианосцами работают STOVL самолет, такой как F-35B Lightning II, то Морской лунь, а AV-8B Harrier II. Эти самолеты могут взлетать вертикально с небольшим грузом или использовать трамплин для облегчения взлета с большой нагрузкой. Перевозчики STOVL менее дороги и, как правило, меньше по размеру по сравнению с перевозчиками CATOBAR.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Mk 1A Sea Hurricane был простой конверсией утомленных в боях ураганов, в ожидании, что они будут потеряны после одного полета. Усиления ходовой части для посадки не было, только точки крепления катапульты.
  1. ^ Макфарланд, Стивен Л. (1997). Краткая история ВВС США. Ft. Belvoir: Центр технической информации Министерства обороны. стр.2. ISBN  0-16-049208-4.
  2. ^ Стивен Дж. Чант, Дуглас Э. Кэмпбелл (2013). Журнал патентов: инновационные патенты, улучшившие ВМС США. Syneca Research group, inc. п. 289. ISBN  978-1-105-62562-6.
  3. ^ «У нашего флота лучшая катапульта для гидросамолетов; новое изобретение капитана Вашингтона И. Чемберса делает возможным запуск самолетов с палубы военного корабля в море» (PDF). query.nytimes.com. Получено 2015-11-24.
  4. ^ а б c d «Запуск и восстановление: от маховиков к магнитам». navalaviationnews.navylive.dodlive.mil. В архиве из оригинала от 25.11.2015. Получено 2015-11-24. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  5. ^ "Катапульта Хейнкеля на S.S. BREMEN". histaviation.com. 3 августа 1929 г.. Получено 13 июля, 2017. Катапульта HEINKEL K2, установленная на северогерманском лайнере Lloyd «Бремен», которая сыграла важную роль в установлении недавнего рекорда трансатлантической почты, является результатом двухлетних экспериментов и разработок ее проектировщика доктором Эрнстом Хейнкелем.
  6. ^ "Профиль авианосца HMS Ariguani. База данных авианосцев архива ВВС Флота 1939-1945 гг.". www.fleetairarmarchive.net. Архивировано из оригинал на 2016-03-03. Получено 2016-02-15.
  7. ^ Веррелл 1985.
  8. ^ Завещатель (2 мая 2011 г.). "Фау 1 самолет снаряд, 2 часть". В архиве из оригинала 11 апреля 2016 г.. Получено 24 апреля 2018 - через YouTube.
  9. ^ а б Фридман, Норман (1983). Авианосцы США: наглядная история дизайна. Издательство Военно-морского института. ISBN  978-0-87021-739-5.
  10. ^ «Установки на летной палубе». navysite.de. В архиве из оригинала 20.11.2015. Получено 2015-11-24.
  11. ^ Власть, Хью Ирвин (1996). Carrier Lexington. Колледж-Стейшн, Техас: Издательство Техасского университета A&M. п. 72. ISBN  978-0-89096-681-5.
  12. ^ "Глава 4 ПАРОВЫЕ КАТАПУЛЬТЫ". navyaviation.tpub.com. В архиве из оригинала от 25.11.2015. Получено 2015-11-24.
  13. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала от 03.06.2016. Получено 2016-05-13.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  14. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала от 03.06.2016. Получено 2016-05-13.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  15. ^ "CV-Cats & SkiRamp". www.mnvdet.com. В архиве с оригинала 27 августа 2017 г.. Получено 24 апреля 2018.
  16. ^ «Авиационный боцман Е 3 и 2». HathiTrust. HDL:2027 / uiug.30112101044656. Получено 24 апреля 2018.
  17. ^ «Расследование контракта TFX. Слушания ... Восемьдесят восьмой Конгресс, первая сессия ...». Вашингтон. HDL:2027 / uc1.a0000159228. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  18. ^ «¤ A C A M ¤ Connexion». www.acam.asso.fr. В архиве с оригинала 8 августа 2017 г.. Получено 24 апреля 2018.
  19. ^ "История, путешествия, искусство, наука, люди, места - журнал Air & Space". airspacemag.com.
  20. ^ Линейные электрические машины - личное мнение ЭРИК Р. ЛЕЙТВЭЙТ ПРОЦЕСС IEEE, VOL. 63, НЕТ. 2 ФЕВРАЛЯ 1975 г.
  21. ^ "Gerald R Ford Class (CVN 78/79) - Программа будущего авианосца CVN 21 ВМС США - Военно-морские технологии". naval-technology.com. В архиве из оригинала 20.12.2013.
  22. ^ "Катапульта Хейнкеля на S.S. BREMEN". histaviation.com. 3 августа 1929 г. В архиве из оригинала 13 сентября 2017 г.. Получено 13 июля, 2017. Катапульта HEINKEL K2, установленная на северогерманском лайнере Lloyd «Бремен», которая сыграла важную роль в установлении недавнего рекорда трансатлантической почты, является результатом двухлетних экспериментов и разработок ее проектировщика доктором Эрнстом Хейнкелем.
  23. ^ Кук, Джон (март 2002 г.). "Снято с кораблей: Авиапочта Бремена и Европы". Воздушная классика. В архиве из оригинала 1 февраля 2014 г.. Получено 27 февраля, 2013.
  24. ^ Корпорация, Боннье (1 февраля 1933 г.). «Популярная наука». Bonnier Corporation. Получено 24 апреля 2018 - через Google Книги.
  25. ^ Лондон 2003, стр. 213.
  26. ^ «Почему я перешел на темную сторону». Архивировано из оригинал на 2015-05-20.

Библиография

  • Лондон, Питер. Британские летающие лодки. Стоуд, Великобритания: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN  0-7509-2695-3.
  • Веррелл, Кеннет П. (1985), Эволюция крылатой ракеты, База ВВС Максвелл, Алабама: Издательство Air University Press.