Альтернативные варианты развития авианесущих кораблей

Электромагнитная катапульта для российского авианосца

В последние годы регулярно поднимается тема строительства нового российского авианосца, но пока дальше разговоров дело не идет. Время от времени появляются различные новости, хотя в планах в //  topwar.ru

 

Взлет с ускорением

Как американские самолеты взлетают с авианосцев //  lenta.ru

 

Четыре корабля были также оборудованы катапультами в ангарной палубе. Это установленное поперек корпуса авианосца устройство позволяло с помощью пороховых зарядов «выстреливать» истребители в открытый проем ангара, не тратя времени на их подъем на верхнюю палубу, например в случае внезапной атаки противника.

 

О том, что превращает палубу в ВПП. Взлётно-посадочные системы авианосцев. — Авиапанорама

//  aviapanorama.ru

 

Разработка катапультного старта летательных аппаратов (ЛА) прошла тернистый путь, непосредственно связанный с созданием всё более совершенных образцов самолётов и, в первую очередь, с появлением ЛАПБ. Этот путь насчитывает не менее 12 этапов. Вот некоторые из них: полиспастно-гравитационная катапульта (К), пневматическая, пороховая, роторно-инерционная (маховичная), пневмо-гидравлическая и, наконец, электромагнитная (ЭМК, EMALS) на основе линейного электрического двигателя (ЛЭД). Эти решения отличались конструктивно, по физическими принципами и, в основном, различиями применяемого рабочего тела: гидравлика, сжатый воздух, пар и пороховые газы газогенераторов на основе мелинита (в/в) и бездымного пороха кордит. Если все предшествующие поколения К, за исключением роторно-инерционной, имели сходные элементы конструкции в виде цилиндров высокого давления с поршнями, то ЭМК не имеет ничего общего с конструкцией предшественниц и отличается отсутствием… рабочего тела – в ней работает невидимое электромагнитное поле.

 

Комплексная работа описанных выше подсистем EMALS происходит следующим образом. Энергия корабельной питающей сети после входного трансформатора поступает на трехфазный электрический двигатель, на общем валу которого с импульсным генератором помещен маховик-накопитель кинетической энергии массой более 3 т. В процессе подготовки к полетам и во время пусков летательных аппаратов (ЛА) двигатель потребляет от первичной сети сравнительно стабильную мощность (до 1,35 МВт), не создавая проблем бортовой сети в виде нестационарных нагружений. В момент запуска ЛА генератор переводится в режим импульсного возбуждения (2,5-3 с), преобразуя накопленную кинетическую энергию в электрическое напряжение. Линейный двигатель выполняется в виде секционированных статорных групп, питаемых от 24 НПЧ. Это обеспечивает гибкую реализацию требуемого закона управления, а также активацию (подачу питания) статорных секций, находящихся только под движущейся кареткой-челноком – создается волнообразный режим возбуждения статорных секций. Очевидным преимуществом EMALS следует назвать отсутствие системы торможения каретки-челнока и системы возврата ее в исходное стартовое положение: все эти функции выполняет LMS в программном режиме.

 

В России, как всегда, разработка ЭМК идёт своим национальным путём, хотя публикации в отечественных СМИ не дают ясного представления об уровне и направлении этих работ. Не внесло ясности, а скорее, добавило интриги интервью Генерального конструктора Невского проектно-конструкторского бюро (НПКБ, СПб) С. Власова – руководителя проекта авианосца XXI века (23.04.14 г.). Сославшись на неназванную отечественную организацию, работающую над ЭМК, Власов подтвердил, что перспективный авианосец РФ будет оснащен ЭМК и самолётами катапультного старта. Не вызывает сомнения, что испытания образцов отечественной ЭМК могут быть проведены на строящемся центре в Ейске, либо на существующем полигоне НИТКА (Саки). Второй вариант представляется нам наиболее реальным, осуществимым с меньшими капитальными затратами: существующие полигонные конструкции дают такие основания. С учётом зарубежного опыта эти работы будут иметь результат через 10-15 лет. Однако в интервью было заявлено, что ЭМК как таковой ещё предстоит доказать свою надежность, которая, по представлению С. Власова, на два порядка ниже паровой катапульты. Автора заявления, по-видимому, не убеждают более 13 000 безаварийных пусков EMALS с пассивными и реальными нагружателями – более чем достоверная статистика.
Начало работ над проблемой ЭМК в нашей стране, по-видимому, относится к концу 1970-х. В 80-е годы по теме электромагнитных катапульт проводилась НИР (участвовало ОКБ МиГ, ЦАГИ, Институт высоких температур АН). Разрабатывались две группы систем для взаимодействия с летательным аппаратом. Первая, представляя собой линейный электродвигатель, обеспечивала разгон или торможение ЛА, вторая – его стабилизации над поверхностью разгона-торможения. В процессе выполнения НИР выявилась необходимость создания специальной конфигурации ЛА с плоской нижней частью довольно больших размеров. Были испытания на моделях, но работы прекратились после прекращения финансирования по понятным причинам…
Автор этих строк, в 1980 г. в качестве сотрудника ЦНИИСМ, принимал участие в поисковых работах коллектива сектора частотно-управляемого асинхронного привода применительно к линейным двигателям катапультного старта. На основе материалов зарубежных разработок коллектив констатировал проблемы в отсутствии быстродействующих сверхмощных полупроводниковых коммутаторов тока, а главное – неизбежное воздействие электромагнитного рассеяния на авионику ЛА. Работы оказались лишёнными перспективы.
Генеральный конструктор НПКБ в своём интервью относительно разработчика отечественной ЭМК покривил душой, скрыв секрет полишинеля. Это интервью отражало вопросы, поднятые ещё в 2009 г. на совещании в Санкт-Петербурге по проблемам формирования облика перспективного авианосца РФ. Отмечалась актуальность базирования на его борту катапультируемых ЛА, особенно необходимых самолётов ДРЛО. Вопрос о паровой катапульте уже не ставился – необходимо было заняться разработкой отечественной ЭМК. С концептуальным докладом выступил А. Кондратенко, ведущий научный сотрудник Отделения импульсных процессов научного центра «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» (г. Троицк). Рассматривался вопрос о потенциальных параметрах ЭМК на основе многовиткового линейного ускорителя рельсотронного типа, отвечающих требованиям перспективных палубных ЛА. По оценке отечественных экспертов, ЭМК средней и большой мощности для запуска палубных ЛА массой от 25 до 45 т должны обеспечивать кинетическую энергию от 55 до 95 мДж. Для запуска БПЛА массой до 2,5 т может быть создан укороченный вариант ЭМК. Ожидаемые перегрузки ЛА будут заметно меньше, чем при паровой катапульте, и не превысят 2,5 g. Расчеты показали, что стоимость опытного образца рельсотронной ЭМК большой мощности оценивается в 100 млн руб.
Задача разработки подобной ЭМК под силу ведущему институту инновационных технологий и термоядерных исследований ТРИНИТИ. С начала 1980-х годов здесь развиваются работы по электродинамическим ускорителям тел. Исследуются различные типы рельсовых ускорителей для метания тел, а также их возможные приложения.
....
Первый успешный пуск рельсотрона в ТРИНИТИ состоялся в октябре 2010 г. На рельсотроне длиной 3 м при токе 11 000 А якорь массой 226 кг был разогнан до скорости 18 м/с. За последние пять лет в ТРИНИТИ были разработаны и проверены экспериментально конструкции рельсотронов с 3 и 5 парами рельсов, которые могут быть эффективными для разгона тел большой массы при низких уровнях рабочего тока.

 

В мае 2013 г. в Дели группа из 30 высших офицеров ВМФ Индии встретилась с представителями компании General Atomics, которые по специальному разрешению Вашингтона проинформировали индийских моряков о технических подробностях EMALS. Эта встреча носила явно провокационный характер в попытке занять место России в программах модернизации индийского ВМФ. Уже в сентябре 2013 г. во время визита в Нью-Дели зам. министра обороны США Э. Картер предложил индийской стороне совместную разработку следующего поколения EMALS. Ставка была сделана на солидную финансовую базу Индии и нарастающий научный потенциал этой страны. Предпринята серьёзная попытка развернуть вектор этих возможностей в сторону США в ущерб военно-техническому сотрудничеству Индии и России в совместных оборонных программах. По отзыву индийских моряков, возможности EMALS впечатлили их, однако они понимают трудности и риски приобретения этой системы у монополиста (single-vendor) и недостаточную надежность ЭМК. Этот американский «пряник», действительно, имеет неприятный привкус: американская сторона, предлагая совместную разработку, настаивает на сдвиге сроков закладки и трансформации проекта INS Vishal под заокеанский авиапром. С учётом наработок по рельсотронной ЭМК в нашей стране, совместные работы в этом направлении с индийскими специалистами могли бы дать ощутимый кооперативный выигрыш во времени и стоимости этих работ.
Несмотря на неясности в формировании облика российского авианосца будущего и неопределённости в сроках его строительства, подобная международная кооперация работ по электромагнитному старту должна носить опережающий характер в создании задела в программе «Авианосное соединение».

Продолжение следует

30 апреля 2015