Как устроен авианосец. Электромагнитная катапульта для российского авианосца Как запускали катапультные самолеты с кораблей

Авианосцы – крупнейшие военные корабли. Они также являются и самыми сложными из всех классов кораблей, когда-либо существовавших.

Единого понимания, каким должен быть авианосец, не существует, и каждая из стран вкладывает свой смысл в это понятие. Американские авианосцы всегда отличались от советских: они несли больше авиатехники и всегда были чем-то наподобие огромных плавучих аэродромов. В СССР авианесущие корабли имели меньшие размеры и несли меньше самолетов и вертолетов. Зато на том же «Адмирале Кузнецове» (в советские годы он имел другое название) есть ударное вооружение – ракеты П-700 «Гранит». Поэтому этот и другие авианосцы СССР называются тяжелыми авианесущими крейсерами. В отличие от авианосцев США, отечественные корабли всегда были чем-то средним между крейсером и авианосцем.

По общему боевому потенциалу они серьезно уступали таким авианосцам, как «Нимиц». Последний может нести до 90 ЛА (летательных аппаратов). Уже упомянутый «Адмирал Кузнецов» в теории способен нести авиагруппу из 50 самолетов и вертолетов, но на практике она ограничивается 30-ю летательными аппаратами.

Но дело не только в количестве. Размеры «американца» позволяют разместить на его борту, например, самолеты дальнего радиолокационного обнаружения Grumman E-2 Hawkeye. Это «зоркое око» авианосной ударной группы. У «Адмирала Кузнецова» ничего подобного нет, и спектр решаемых задач этого корабля намного уже. Так что новые американские авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» и старые типа «Нимиц» будут оставаться самыми крупными и наиболее мощными авианосцами, превосходя по общему боевому потенциалу как единственный российский, так и европейские и азиатские аналоги (которые по факту являются модернизированными советскими кораблями). А теперь рассмотрим подробнее, как устроен «Нимиц».

СССР активно пытался догнать США, и в некотором смысле у него это даже получилось. Если ранние тяжелые авианесущие крейсера проекта 1143 несли из истребителей только самолеты Як-38, не имевшие даже бортовой радиолокационной станции, то более поздние уже могли сравниться с западными аналогами. Самым совершенным авианосцем СССР мог стать «Ульяновск»: его хотели оборудовать паровыми катапультами и дать возможность использовать самолеты ДРЛОиУ. Недостроенный аналог «Нимица» был разобран в 1992 году.

Строительство гиганта-авианосца – дело невероятной сложности. Корабли типа «Нимиц» строили по модульному принципу: это означает, что сначала были произведены разные модули, а затем, на финальной стадии сборки, их всех соединили воедино. Всего таких модулей 160. На один авианосец уходит до 60 000 тонн стали и 1360 тонн присадочных материалов. Строительство каждого «Нимица» влетело американцам в копеечку. Так, десятый и последний корабль типа «Нимиц» USS George H.W. Bush (CVN 77), введенный в эксплуатацию в 2009-м, обошелся американцам в 6,5 млрд. долларов.

Когда смотришь на «Нимиц», сразу обращает на себя внимание надстройка, максимально сдвинутая вбок: это необходимо, чтобы было как можно больше свободного места на палубе. На этом «острове» находятся флагманский командный пост, ходовая, оперативная и штурманская рубки. Там же расположены посты управления полетами, центр технического обслуживания авиатехники, системы опознавания, а кроме того, походные каюты командира и флагмана. Отметим, что авианосец использует боевую информационно-управляющую систему NTDS/ACDS. Тактическая связь обеспечивается в том числе сетью обмена данных типа Link 16. Спутниковую связь поддерживают УКВ-трансиверы, среди которых WSC-3.

С высоты «птичьего полета» лучше всего следить за взлетом и посадкой – это еще одна причина, по которой все авианосцы имеют надстройку на палубе. К слову, «Нимиц» имеет плоскую полетную палубу и четыре катапульты. Именно посредством последних самолеты и запускают в воздух. Принцип работы катапульты относительно прост: сначала самолет цепляют передним шасси за разгонное устройство, а потом «выстреливают» в воздух. Это чем-то напоминает рогатку. Работают катапульты с помощью пара, который при пуске заполняет два цилиндра, где расположены поршни, соединенные специальным поводком с зацепом для самолетов. Оператору катапульты нужно учесть размер ЛА, скорость ветра и измерить ряд других параметров. И только потом самолет разбегается по палубе и взмывает в небо. Катапульта обеспечивает взлет крылатых машин массой до 43 тонн со скоростью около 300 км/ч. Отметим, что паровые катапульты уходят в историю – на новом авианосце «Джеральд Р. Форд» их роль будут выполнять электромагнитные катапульты (EMALS).

Клуб стран-обладательниц авианосцев по понятным причинам невелик. Сейчас в него входят восемь государств, а еще четыре имеют универсальные десантные корабли, которые с определенными оговорками тоже можно отнести к авианосцам. При этом строить такие корабли своими силами может еще меньшее количество стран мира.

С борта «Нимица» самолеты можно запускать с промежутком всего лишь 20 секунд. Но, конечно, запускать больше нескольких самолетов с такой интенсивностью не выйдет. В целом, авианосцы типа Nimitz могут обеспечить примерно 120 вылетов в сутки.

Особая трудность – посадка. Летчику нужно зацепиться специальным гаком за трос на палубе корабля. Это не всегда удается сделать с первой попытки (ведь топливо у крылатой машины ограничено, а вокруг раскинулся океан). Во время посадки самолет цепляет гаком один из трех тросов, которые соединены с поршнем цилиндра останавливающего устройства. Данный цилиндр заполнен жидкостью, которая под действием поршня поднимается вверх по трубе к клапану, закрывающемуся постепенно, по мере поступления жидкости.

В «нерабочее» время самолеты не простаивают на палубе, а с помощью специальных элеваторов убираются во внутренние ангары. Это неудивительно: ведь если выставить на полетную палубу все авиакрыло, места на ней почти не останется. Всего на корабле типа «Нимиц» для подъема летательных аппаратов на палубу предусмотрено четыре элеватора. На новом авианосце «Джеральд Р. Форд» их будет только три.

Как уже отмечалось, именно самолеты обеспечивают «Нимицу» его ударный потенциал. В состав авиагруппы входят истребители F/A-18, самолеты радиоэлектронной борьбы EA-6 Prowler, самолеты ДРЛО E-2C, транспортники C-2 Greyhound и вертолеты Sea King. Особый интерес представляют F/A-18E/F Super Hornet. Это очень многофункциональные машины: они могут эффективно бороться с воздушной угрозой и наносить удары по земле. Ракеты Maverick, HARM, AGM-154 JSOW, корректируемые бомбы JDAM и Paveway II – вот лишь часть арсенала этого самолета. Таким разнообразием вооружений, пожалуй, не может похвастаться ни один другой истребитель в мире. Скоро ранние версии F/A-18 (С, D) будут полностью заменены на новейшие истребители пятого поколения F-35C, и это еще больше увеличит общий потенциал авианосца «Нимиц». Самолеты F-35C также станут частью авиагруппы авианосцев типа «Джеральд Р. Форд».

Внутри авианосца

«Нимиц» – настоящий город на воде. В состав корабельной команды входит 3200 человек, а еще 2480 человек находятся в составе авиакрыла. В довесок к этому на корабле могут находиться американские морпехи, а кроме того, несколько команд флотского спецназа США. Для этих бойцов авианосец – это база снабжения, необходимая для осуществления спецопераций. Конечно, чтобы такую «ораву» накормить, корабельные коки, сменяя друг друга, трудятся 24 часа. В целом, сутки обычного матроса состоят из двенадцатичасовой вахты с перерывами на прием пищи, четыре часа личного времени и восьмичасовой сон. Кроме обычной службы на борту «Нимица» проводятся разные мероприятия по отработке различных нештатных ситуаций. Среди них может быть, например, нейтрализация условных террористов, проникших на борт корабля. Каждый матрос за время службы осваивает много чего такого, что может пригодиться ему на тот случай, если придется заменить товарищей.

Корабль USS Nimitz (CVN-68) стал первым авианосцем одноименной серии. Он был введен в строй в далеком 1975 году. Авианосец был так назван в честь американского адмирала Честера Уильяма Нимица – главнокомандующего Тихоокеанским флотом США во время Второй мировой войны. Именно он руководил ВМС США в самый трудный период их существования – войны со Страной восходящего солнца. Адмирал также считался одним из самых авторитетных в мире специалистов по подводным лодкам.

Но как именно авианосец выглядит изнутри? Сразу под полетной находится галерейная палуба, проходящая вдоль всего корабля. Здесь, в частности, можно увидеть центр управления катапультами, боевой пост управления, а также часть кают. Галерейная палуба посредством специальных мостиков сообщается с палубой верхней. По ней можно беспрепятственно пройти от носа до кормы корабля. Одно из назначений галерейной палубы – подкрепление полетной.

Под галерейной находится ангарная палуба, играющая исключительно важную роль. Именно здесь располагаются самолеты и вертолеты. И именно тут они проходят обслуживание и ремонт. Большую часть ангарной палубы занимает ангар, высота которого достигает 8 м. Безопасности этой палубы уделено особое внимание. Так, при проектировании авианосца создатели заложили возможность герметизации ангара, а также разделения его на три отсека. Там имеются специальные огнестойкие занавески, которые в обычном состоянии подняты.

Ангарный отсек можно назвать едва ли не самой уязвимой частью авианосца. С другой стороны, куда бы ни попала вражеская ракета, это может привести к весьма печальным последствиям для «Нимица». Вплоть до гибели корабля. Создатели, конечно, постарались сделать его максимально живучим. Так, над жизненно-важными отсеками находится 64-мм кевлара. Кроме ангарного отсека разработчики уделили особое внимание защите районов, где находятся реакторные отсеки, погреба боезапаса и хранилища авиационного топлива. Однако, как мы уже говорили, ни эти, ни другие меры не могут ничего гарантировать. Поэтому лучший способ избежать гибели – не допустить попадания вражеской бомбы, ракеты или торпеды. Это обеспечивают совершенные средства обнаружения и мощная противовоздушная оборона, которая может эффективно поражать вражеские самолеты и ракеты. В нее входят до 24-х пусковых установок с ракетами RIM-7 Sea Sparrow и до четырех артиллерийских установок Mk 15. Альтернативой последним могут выступать зенитные ракетные комплексы ближнего радиуса действия ASMD. Кроме того, США активно разрабатывают для своих кораблей оборонительные лазерные системы. Они уже доказали свою способность бороться с БПЛА.

Но вернемся к «начинке» корабля. На второй и третьей палубе можно видеть механизмы самолетоподъемников. Здесь также находятся медицинские и зубоврачебные помещения, кубрики рядового и унтер-офицерского состава, а также столовые. Примечательно, что в боевых условиях они также могут использоваться в качестве помещений, где будут собираться авиационные боеприпасы.

Ниже располагается трюмная палуба. Здесь можно увидеть вспомогательные механизмы, различные кладовые, погреба для хранения боезапасов и цистерны с авиационным топливом. В целом, под ангарной палубой расположены еще девять палуб различного назначения. В самых нижних из них создатели авианосца разместили атомные реакторы, а также запасы авиатоплива.

Главную энергетическую установку поместили в специальные автономные эшелоны, расположенные в передней части и корме корабля. Каждый из таких эшелонов имеет отсек с одним ядерным реактором, паропроизводительной установкой и вспомогательными механизмами. Здесь также можно увидеть посты управления. В целом, главная энергетическая установка состоит из двух ядерных реакторов Westinghouse A4W/A1G, приводящих в действие четыре паровые турбины, имеющие совокупную мощность 260 000 л. с. Кроме этого, на корабле есть резервная энергетическая установка, включающая в себя четыре дизельных двигателя, имеющих совокупную мощность в 10 720 л. с. Все это позволяют «Нимицу» преодолевать почти неограниченные расстояния. Ядерное топливо, конечно, нуждается в замене, однако между плановыми заменами корабль может ходить до пятнадцати лет.

Ливия, Югославия, Ирак – вот лишь несколько страниц в «трудовой книжке» авианосца «Нимиц». Очевидно, военные конфликты последних лет не станут последними из тех, где пригодились эти корабли. И авианосцы типа «Нимиц» будут верно служить интересам США еще не одно десятилетие, постепенно заменяясь новыми кораблями типа «Джеральд Р. Форд».

Первый взлет самолета с палубы корабля состоялся еще в 1910 года. Однако это не более чем условное название как самолета, так и самого взлета самого взлета. Самолет представлял собой небольшой примитивный планер, который взлетал со специально сконструированного помоста размером 25*7 метров. Летательный аппарат «Кёртисс» которым управлял Юджин Эли, смог преодолеть расстояние 4,5 км и успешно приводнился, удержаться на плаву ему позволяли деревянные поплавки.

Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год

Такой самолет не мог выполнять какие-либо боевые задачи, разве что разведка и связь с отдаленными частями и формациями флота. Когда технология повторного пуска самолетов была освоена наступила эра гидроавианосцев.

Появился рад существенных технических проблем, которые необходимо было решить. В процессе модернизации летательных аппаратов и оснащении их дополнительными баками с горючим и станковыми пулеметами увеличивало их вес. Разгон на палубе уже не давал необходимого ускорения для получения взлетной тяги. Была разработана стартовая катапульта. Это были направляющие, вдоль которых осуществлялся разгон при помощи системы тросов.

Стоит отметить : Первый взлет с катапульты состоялся в 1916 году и стал возможным при непосредственной помощи в разработке отцов всей авиации братьев Райт. Направляющая рампа, установленная на авианосце США “Северная Каролина”, имела длину 30 метров и позволяла в 7 раз увеличить стартовую скорость самолета.

Тип стартовых катапульт на авианосце

Сегодня применение авиации в военно-морских силах уже привычная практика. Во время проведения боевых действий при атаках наиболее удобно использовать воздушное вооружение. Однако первое время существовала проблема запуска самолета с палубы авианосца.

Катапульта позволяет в несколько раз увеличить скорость взлета с авианосца. Ее первые образцы действовали по принципу рогатки – однако такой способ не получил развития. И в настоящий момент существует два варианта данного устройства. Рассмотрим каждый из них в отдельности:

• Паровая катапульта – для ускорения используется пар, размещенный в специальных цилиндрах под взлетной полосой. На корме корабля монтируются направляющие, через которые проходит трос, тянущий истребитель по заданной линии. Этот трос прикреплен к поршню, находящемуся внутри цилиндра. После запуска пар выталкивает поршень, который в свою очередь тянет за собой самолет. В результате достигается скорость, равная 250 км/ч – достаточная для поднятия воздушного судна в небо. В настоящее время паровая катапульта используется на американских авианосцах типа «Нимиц» и на авианесущих крейсерах некоторых других стран.
• Электромагнитная катапульта – новая система запуска самолетов, применяемая на недавно вышедшем – «Джеральд Р. Форд». Устройство электромагнитной катапульты состоит из: троса, направляющего колеса, магнитной трубы с железным сердечником, а также индуктивных катушек и резисторов. Принцип действия схож с предыдущим устройством, при этом самолет набирает скорость под действием магнитного поля. Движение и последующий взлет самолета с авианосца возможен строго по направляющей.

При столь быстром разгоне воздушное судно вырабатывает огромное количество раскаленного газа. Поэтому перед стартом позади самолета поднимается специальное устройство – газоотражатель. Он защищает персонал и необходимые технические установки от горячих выбросов. Принцип работы паровой катапульты значительно уступает электромагнитному устройству. Во втором случае при запуске самолета отсутствует дополнительное паровое задымление, которое препятствует нормальному обзору как со стороны пилота, так и со стороны остального персонала. При этом существует значительно меньше шансов аварийных нештатных ситуаций. Также современные методы катапультирования позволяют увеличить скорость взлета с авианосца.

Схема устройства паровой катапульты: 1 - полётная палуба; 2 - паровой цилиндр; 3 - тормозной цилиндр; 4 - труба парового коллектора; 5 - стартовый клапан; 6 - челнок; 7 - буксирный трос; 8 - задерживающее устройство.

Шло время и самолеты набирали в массе, не отставали от них и мощности катапульт. Так, например, в 20-е годы прошлого столетия катапульта на корабле «Мэриленд» имея всего 24 метра для разгона, могла передать ускорение телу 1,6 тонны до 75 км/ч. В 50 годы катапульты могли разгонять палубную авиацию до 200 км/ч массой 6 тонн и до 115 км/ч массой 28 тонн. Сегодня эти цифры практически остались неизменными, поскольку это очень сильное давление, которое оказывается на пилотов. При старте они испытывают перегрузки 6 g которые потом резко снижаются до 3 g.

Длина взлетной полосы

Большинству боевых летательных аппаратов в естественных условиях требуется около 1,5 км разгона. Если на земле проблем с этим не возникает, то в море истребитель или бомбардировщик должен осуществить подъем в условиях ограниченного пространства. Длина взлетной полосы на корабле обычно не превышает 200 метров. Например, авианосцы типа «Нимиц», находящиеся на вооружении США в количестве 10 единиц, имеют общую длину судна почти 333 метра, при этом взлетная полоса занимает не более одной трети.

В связи с этим военные инженеры стали разрабатывать варианты решения данной задачи. Так, были сконструированы катапульты, позволяющие осуществлять взлет с авианосца. Стоит отметить, что не все авианесущие корабли оснащены катапультами. Существует еще один способ запуска авиации – трамплин. Расскажем о нем на примере Российского авианосца «Адмирал Кузнецов».

Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова

Отличительной особенностью российского авианосца является возможность использования на его борту , которые не смогут взлететь с американских более модернизированных атомных аналогов. Корабль не имеет громоздких паровых и других катапульт, вместо этого палуба имеет трамплин с углом наклона 14,3°, благодаря ему и становится возможен взлет с авианосца.

На самом деле установка трамплина была вынужденной мерой. Катапульта требовала больших энергетических затрат, которые можно получить с помощью ядерных установок. В СССР же не планировалось строительство атомных авианосцев. Однако у такого судна имеются и достоинства:

• Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова может осуществляться в любой климатической зоне, в отличие от паровых катапульт, которые не смогут работать в Северно-Ледовитом океане;
• Отсутствие любого вида катапульты существенно освобождало место на корабле, в результате свободное пространство можно использовать для дополнительного вооружения. Так, катапульта на авианосце типа «Нимиц» занимает значительное пространство, в результате чего в качестве мощного вооружения корабль имеет только боевую авиацию. В то же время, «Адмирал Кузнецов» оснащен большим количеством другого ракетного оружия. Именно поэтому российское судно именуют тяжелым авианесущим крейсером.

В России производство современного атомного судна с боевыми самолетами на борту находится пока на этапе планирования. В случае начала строительства, электромагнитная катапульта на российском авианосце станет оптимальным устройством для подъема воздушных судов.

В России начаты работы по созданию электромагнитной авиационной пусковой установки . Об этом сообщило информагентство ИТАР-ТАСС со ссылкой на гендиректора Невского проектно-конструкторского бюро Сергея Власова. Информация интересна тем, что командование ВМФ до сих пор не определилось: нужны авианосцы нашему флоту или нет. Но, как следует из сообщения, отдельные элементы авианесущих кораблей уже разрабатываются, причем элементы — важнейшие.

Ускоряющее устройство с архаичным названием — неотъемлемая часть плавучих аэродромов. Лишь оно способно обеспечить ускоренный запуск в небо всей авиационной армады и экономить на каждом взлете значительное количество топлива.

ТАВКР «Адмирал Кузнецов»

Споры о том, нужны или нет авианосцы нашей стране, обусловлены в основном финансами. Такие корабли недешевы. Однако без них никакой военный флот не может считаться по-настоящему океанским. И скорее всего в XXI веке ВМФ России обретет авианосные эскадры. Свидетельство тому — начало реализации катапультного проекта.

Слово« катапульта» ассоциируется у большинства либо с древним метательным орудием, либо с системой экстренного спасения военных летчиков. При этом в тени остается другое гениальное изобретение — взлетная катапульта, устройство, которое разгоняет самолет, когда он сам взлететь не в силах.

Валерий Евсеев

Один из пионеров авиации — конкурент братьев Райт — профессор Сэмуэль Лэнгли. Именно он пытался построить первую катапульту для запуска самолетов

И хотя его попытки не завершились успехом, его наработки стали основой для современных катапульт

Плавучий аэропорт. Авианосец «Констеллэйшн» (Constellation), принятый на вооружение в 1961 году и принимавший участие во Вьетнамской войне, представлял грозную силу. До 2003 года

Пост управления катапультами находится фактически на уровне палуб, обеспечивает круговой обзор и защищен бронестеклами

В конце ХХ века самолеты потеснили корабельную артиллерию и стали универсальным инструментом ВМС. Современная паровая катапульта разгоняет 35-тонный самолет до 250 км/ч за 2,5 с на участке в 100 м. С помощью четырех катапульт, радиоэлектронного оборудования и хорошо обученных специалистов авианосец в светлое время суток может запускать два и принимать один самолет каждые 37 секунд. Но если катапульты перестанут работать, этот стотысячетонный корабль становится полным военным импотентом.

Первые шаги

С необходимостью разогнать самолет, чтобы он мог взлететь, столкнулись уже создатели первых аппаратов тяжелее воздуха. В 1894 году, за 10 лет до полета братьев Райт, Александр Белл (изобретатель телефона) и Сэмюэль Лэнгли (в то время ученый секретарь Смитсоновского института в Вашингтоне) наблюдали на берегу реки Потомак запуск модели самолета с паровым двигателем. Лэнгли дал команду, самолет «Аэродром номер 4» разогнался и… плюхнулся в реку.

После этого Лэнгли так сформулировал задачу, которая и по сей день стоит перед авиационными инженерами: «Самолету, как и птице, нужна определенная скорость для того, чтобы он начал использовать свой летательный механизм. Трудности с набором начальной скорости оказались значительными, а в обычных полевых условиях вообще превзошли все ожидания». Устройство, которое придумал Лэнгли, можно назвать прадедушкой всех авиационных катапульт: самолет был зафиксирован на тележке, которая катилась по двум деревянным рельсам длиной около 25 м. Разгонялась тележка с помощью троса, прикрепленного к спиральной пружине, снятой с трамвая, и пропущенного через систему полиспастов. Когда тележка доезжала до края взлетной полосы, замок открывался, и тележка двигалась дальше по инерции.

В 1903 году «Великий Аэродром», 300-килограммовая «птица со стальным хребтом и бензиновым двигателем», ждала своего запуска с катапульты, установленной на небольшой барже, принадлежавшей Сэмюэлю Лэнгли. Канат перерубили, пружины потянули самолет. Пилот-доброволец Мэтью Манли, помощник Лэнгли, позднее вспоминал: «Машина быстро, как молния, набрала скорость 35 км/ч. Когда самолет достиг конца разгонного участка, я почувствовал неожиданный удар, за которым наступило неописуемое ощущение свободного полета. Но я не успел насладиться этой радостью, поняв, что машина летит вниз под острым углом… Удар крыльями о воду был таким мощным, что я не сразу пришел в себя. К счастью, я не утонул». Замок катапульты, который удерживал самолет и должен был освободить его в момент окончания разгона, не сработал. «Аэродром» не смог набрать высоту и, подобно грузу на веревке, полетел в реку.

Первый успех

Уже через два месяца Лэнгли предпринял очередную попытку. Увы, на этот раз «Великий Аэродром» даже не добрался до конца разгонной площадки. Виноваты в этом были конструктивные недостатки самого самолета. Время не дало Лэнгли третьего шанса — у него кончились деньги (на катапульту он потратил $50 000!), и всего через девять дней после этой аварии самолет братьев Райт совершил первый успешный полет, разогнавшись по немудреному деревянному брусу (стоимостью в $4), используя двигатель и… сильный ветер. Братья Райт быстро поняли, что без ветра их самолет взлететь не может. Поэтому им пришлось создать первую работающую авиационную катапульту. Источником энергии был 500-кг груз, поднятый на высоту 5 м. Трос толщиной с палец шел от груза к полиспасту у основания опорной треноги, а потом вдоль направляющего бруса к самолету. При падении груза полиспаст увеличивал длину пробега в три раза до необходимых 15 метров. Это изобретение было очередным доказательством, что все гениальное просто.

Катапульта действовала настолько успешно, что братья Райт были убеждены: все будущие летательные аппараты тяжелее воздуха будут взлетать с помощью катапульты. Но со временем авиационные двигатели становились все совершеннее и мощнее, и европейские пилоты освоили бескатапультный взлет на пневматических шинах. Вскоре и братья Райт перешли на надувные колеса. Однако катапульты не только не исчезли, а расцвели буйным цветом там, где самолетам не хватало места для разгона. Основной сферой их деятельности стала палубная авиация.

Флотские эксперименты

В 1912 году Орвилл Райт написал письмо командованию только что созданной американской морской авиации. Новоиспеченные морские летчики плохо представляли, что нужно делать с полученными самолетами. В качестве временной меры Райт предлагал построить на боевых кораблях настил, который будет выполнять роль взлетно-посадочной полосы. Однако все понимали, что этот «потолок» в боевых условиях станет помехой пушкам. Идеальным решением был бы специальный большой корабль с полноразмерной взлетной полосой (который тогда называли «плавучий аэродром»), но было очевидно, что количество таких кораблей будет ограничено. Для небольших кораблей Райт предложил «систему запуска с использованием катапульты».

Моряки создали катапульту, основанную на пневматическом устройстве запуска торпед. Чего-чего, а уж сжатого воздуха на больших военных кораблях было предостаточно. В том же 1912 году была предпринята первая попытка катапультного взлета с военного корабля «Санти». К сожалению, военные плохо изучили опыт Лэнгли. Летающая лодка Curtiss A-1 располагалась на тележке так, что носовая часть оставалась свободной. При разгоне нос поднялся, самолет резко встал на дыбы и… рухнул в воду. После этого случая нос самолета стали фиксировать, а подачу воздуха регулировать специальным клапаном. Всего через четыре месяца военные осуществили первый катапультный старт со стационарной баржи, а в ноябре 1915 года самолет взлетел с помощью катапульты уже с двигающегося корабля.

В 1916 году 30-метровые катапульты были установлены на трех американских крейсерах («Северная Каролина», «Хантингтон» и «Сиэтл»). Катапульты занимали 20% площади верхней палубы и перекрывали половину пушек. В 1917 году, когда Америка вступила в Первую мировую войну, их убрали. Тогда преимущество катапульт и палубной авиации все еще не было очевидно.

От пневматики к гидравлике

В начале 1920-х стало очевидно, что без защиты с воздуха военные корабли становятся очень уязвимыми. Корабельные катапульты попали в большую политику. ВМС США получили усовершенствованную катапульту, которую обещали быстро поставить на все боевые корабли. Экспериментальная катапульта длиной 24 м, установленная на корабле «Мэриленд», могла разгонять самолет массой 1,6 т до 75 км/ч. Уже через несколько лет самолет массой 3,4 т стали разгонять до 100 км/ч на расстоянии в 17 м. К середине 1920-х ВМС США регулярно использовали катапульты на кораблях разного типа. Пусковую установку располагали на поворотном столе, который не мешал пушкам и позволял запускать самолеты против ветра. Сначала пневматические, а позднее пороховые газогенераторные стартовые установки обслуживали самолеты массой до 3,5 т. Этого было достаточно для ограниченной дальности и незначительного вооружения самолетов-разведчиков. Концепция катапультных стартов истребителей ушла в тень, основным приоритетом стало создание больших авианосцев, обеспечивающих взлет самолетов без катапульты.

На первом (экспериментальном) авианосце «Лэнгли», вступившем в строй в 1922 году, были установлены пневмокатапульты, но в 1928-м, после трех лет бездействия, их демонтировали. В 1925 году на воду спустили два уже серийных авианосца — «Лексингтон» и «Саратога». Благодаря тому, что скорость их достигала 30 узлов, самолетам для взлета было достаточно всего 120 м. Оставшаяся часть 270-метровой палубы использовалась для парковки и предполетной подготовки самолетов. Оба авианосца были оборудованы катапультами с маховиками. Электродвигатели раскручивали шеститонный маховик, который с помощью конического фрикционного механизма передавал запасенную энергию на разгонную тележку. Установка могла разогнать 4,5-тонный самолет до 90 км/ч, но ее основной проблемой оставалось заклинивание быстро вращающегося колеса. Катапульты на «Лексингтоне» и «Саратоге» редко использовались, и вскоре их тоже демонтировали. Запуск с большого плавучего аэродрома для самолетов того времени не представлял особых проблем, а вопрос, что будет, когда самолеты станут тяжелее и быстрее, мало кого волновал.

В сентябре 1931 года ВМС США стали разрабатывать пусковое устройство нового поколения, полностью расположенное под палубой, чтобы не мешать взлету и посадке. Сначала устройство работало на сжатом воздухе, потом были опробованы пороховые патроны-газогенераторы, а в 1934 году решили использовать гидравлику. Через пять лет после этого первые старты самолетов с новеньких кораблей «Йорктаун» и «Энтерпрайз» доказали успех этой концепции. Впервые в истории палубной авиации самолеты могли выруливать на стартовую позицию и стартовать на своих собственных колесах.

К сожалению, эти достижения мало кого интересовали, потому что моряки продолжали мусолить старую мысль о создании еще более скоростных и еще более крупных авианосцев, которые обойдутся без катапульт.

Назад к пару

Во время Второй мировой войны почти на всех истребителях наземного базирования, действующих на Тихом океане, были установлены узлы для катапультного старта. Развитие катапульт было одним из самых важных событий военного времени в проведении военно-морских операций. Сразу же после окончания войны, когда появились первые реактивные самолеты, не отличавшиеся хорошими взлетно-посадочными характеристиками, гидрокатапульты стали обязательными элементами даже на самых больших авианосцах. Тележки, тросы и полиспасты Лэнгли присутствовали и в этой конструкции. Масса самолетов увеличивалась, возрастали и требования к катапультам, увеличивалась их мощность, размеры и сложность. Они уже могли разгонять 6-тонные самолеты до 200 км/ч, а 28-тонные — до 115 км/ч. Оборудование работало на предельных нагрузках, что рано или поздно неизбежно должно было привести к неприятностям. В 1954 году на борту корабля «Бенингтон» произошел взрыв гидрокатапульты, в результате которого погибли 103 человека и были ранены еще 201. Гидрокатапульты достигли своего предела, но самолеты уже переросли его: 37-тонный Douglas A-3 Skywarrior, впервые запущенный катапультой «Бенингтона» за год до трагедии, превосходил возможности любой гидрокатапульты, существующей в природе.

В 1950 году англичанин Колин Митчелл разработал новую конструкцию пускового устройства, которое использовало старый добрый пар. Первые американские корабли, на которых были установлены паровые катапульты, — это авианосцы класса «Авраам Линкольн» (по четыре на каждом, общей массой 2000 т, столько весил эсминец времен Второй мировой). Паровые катапульты применяются и сейчас — именно такие стоят на самых современных авианосцах.

Электрическое будущее

Писатель Шерман Болдуин в книге о военно-морских летчиках, участвовавших в операции «Буря в пустыне», так описывал ночной старт: «Голову мою прижало к подголовнику кресла. Приборы стали нерезкими, глаза ушли в глазные впадины, самолет жестоко трясло, пока он наконец не вырвался в смоляную черноту ночи».

В самом начале старта пилот испытывает перегрузку в 6 g, а затем она быстро снижается до 3−4 g. Поскольку палубный самолет должен выдерживать большие нагрузки на старте, он обязан иметь дополнительный запас прочности, что увеличивает массу конструкции и ухудшает летные характеристики. Человеческий организм чувствителен к ускорениям, поэтому пилотов приходится отбирать и готовить по специальной программе. Плавное, без скачков, ускорение положительно сказывается не только на здоровье летчика, но и на продолжительности жизни самолета.

Чтобы решить этот вопрос, ВМС США разрабатывают электромагнитную авиационную пусковую установку, в которой самолет вместо паровых поршней будет разгоняться линейным индукционным двигателем (ЛИД). Этот принцип применяют на монорельсовых дорогах, а также в некоторых скоростных магнитно-левитирующих поездах, развивающих скорость до 400 км/ч. Основная трудность заключается в том, как получить достаточное количество энергии. Новому американскому авианосцу, который должен сойти со стапеля в 2014—2015 годах, потребуется 100 млн. джоулей только для одного пуска. Этой энергии достаточно, например, для того, чтобы метнуть легковой автомобиль на расстояние в 15 км. Новый «чисто электрический» авианосец CVN-21, мощность которого втрое больше, чем у любого авианосца класса «Нимиц», просто не может вырабатывать такое количество энергии. Однако ее можно накопить: электрогенераторы будут поставлять энергию в специальные накопители для каждой из катапульт. По команде электроэнергия поступит к ЛИД, в процессе разгона сегменты обмотки позади самолета будут отключаться, а впереди самолета — подключаться. Это поможет сэкономить энергию, а главное — точнее управлять разгоном. В конце разгона тележку будет останавливать не гидротормоз, как в паровой системе, а электрические силы.

Электромагнитная установка имеет производительность на 29% больше, чем паровая, и она в состоянии разогнать 45-тонный самолет до скорости 250 км/ч. Предполагается, что более мягкий режим запуска позволит увеличить ресурс самолета на 30%. Новинка позволит сделать больше вылетов при меньшем количестве технического персонала. Все это звучит привлекательно, однако еще неизвестно, как эта система будет работать в реальных условиях в море. Смогут ли экраны надежно защитить людей, работающих рядом с катапультой? Как электронное оборудование корабля и самолетов будет реагировать на такие мощные электрические установки? ЛИД изучены гораздо меньше, чем паровые машины, поэтому на военно-морской базе в городе Лейкхерс, штат Нью-Джерси (мировой столице катапультного дела) сейчас строится полноразмерная наземная электромагнитная катапульта.

Но несмотря на большой опыт в строительстве авианосцев, США не являются «монополистом» в области катапульт. О европейском, японском и советском опыте строительства катапульт читайте в следующих номерах журнала.

Не так давно я рассказывал вам о , а сейчас я хочу показать вам, как все устроено на одном из американских авианосцев под названием "Джордж Буш".

Для начала факты. Точное название корабля USS George H.W. Bush (CVN 77). Это один из 11 американских атомных авианосцев класса Nimitz. Самое большое военное судно в мире.

Его строительство началось в 2003 году и обошлось в американским налогоплательщикам в 6,5 миллиардов долларов. Корабль был принят на вооружение армией США в 2009 году. Вот его не полные тактико-технические характеристики: водоизмещение 110,000 тонн, длинна 332.8м, имеет два атомных реактора, развивает скорость до 60км/ч. Корабль перевозит 90 самолётов, вертолётов и истребителей, обслуживается командой в 3,200 человек. Способен находиться в плавании до 20 лет без дозаправки. Этакий современный "Ноев ковчег".

В этом корабле собраны самые последние достижения 21-го века в области судостроения. Среди них - новый дизайн корпуса, изогнутый для повышения плавучести; инновационное покрытие, для снижения радиолокационной заметности; винты определённой конфигурации и много другое.

Авианосцы класса "Нимиц" модульные. Каждый из модулей собирается отдельно, доставляется и присоеденяется к другим модулям в финальной стадии строительства.

Вышка управления оснащена самыми современными средствами навигации, спутниковой связью, мощнейшими радарными системами, способными контролировать ситуацию в воздухе, на воде и под водой на сотни километров вокруг. Сама рубка, как впрочем и весь корабль, покрыты 67мм слоем кевларовой брони.

Рубка и антенны максимально сдвинуты на край палубы, что позволило увеличить пространство для взлёта-посадки самолётов.

На палубе авианосца десятки штурмовиков и истребителей, среди которых F/A-18 Hornet, F-35C, AV-8B Harrier II.

Boeing F/A-18E/F Super Hornet.

Матрос Виктор Бениш на боевом дежурстве во время прохода авианосца через Гибралтарский пролив. Родители парня иммигрировали в США с Украины.

Военные лётчики.

"Джорж Буш" в проливе. Снимок сделан с корабля сопровождения.

Один из 17-ти кораблей поддержки авианосца эсминец USS Truxtun (DDG-103).

Ракетный крейсер USS Philippine Sea (CG-58).

Ещё один эсминец USS Roosevelt (DDG-80).

Ракетный эсминец (DDG 51) ожидает доступа к военно-транспортному топливному кораблю USNS Patuxent (Т-АО 201) в центре, в то время как Patuxent проводит дозаправку ракетного крейсера USS Leyte Gulf (CG 55) справа, и ракетного эсминца "Рузвельт" слева. Корабли готовятся к окончательной разверстке во главе с авианосцем "Джордж Буш" для достижения готовности к выполнению поставленных задач.

Идут приготовления на палубе. Моряки эсминца готовят корабль к приёму топлива.

Посадка вертолёта на один из кораблей сопровождения.

Моряки на вахте во время дозаправки.

Проверка качества топлива.

В трюмах авианосца огромный цех со станками и запчастями. Починить можно и сам авианосец и любой самолёт. Кстати, на обслуживании лётных экипажей задействованно более 2,500 человек. Среди них есть женщины.

Все самолёты запускаются с палубы при помощи катапульты. Принцип её работы очень похож на рогатку: самолёт цепляется передним шасси за разгонное устройство. Оператор задаёт массу и необходимое значение ускорения в систему и она подбирает оптимальную скорость или "натяжение" для разгонного устройства.

Самолёт разгонят двигатель и затем нажимается кнопка пуска катапульты.

Истребитель "выстреливается в небо" и затем продолжает самостоятельный полёт. С посадкой дело обстоит намного сложнее. Лётчику необходимо зацепиться тормозным крюком за трос, натяжение которого увеличивается в зависимости от массы и скорости садящегося судна.

Исключение составляют лишь вертолёты и истребители, способные взлетать вертикально.