Российская электромагнитная катапульта. Революция в военно-морском деле: авианосец США с электромагнитной катапультой. Как американские самолеты взлетают с авианосцев

Стоимость нового авианосца «Джеральд Форд» (Gerald Ford) - около 13 миллиардов долларов.

Многоцелевые авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» строятся как улучшенная версия авианосцев типа «Нимиц» и отличаются от них, при сопоставимых размерах, меньшим, за счёт высокой степени автоматизации, экипажем и, как предполагается, меньшими эксплуатационными расходами. Помимо головного корабля запланировано строительство как минимум еще двух кораблей, по мере принятия на вооружение авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» будут заменять авианосцы типов «Энтерпрайз» и «Нимиц».

При одинаковом с авианосцами типа «Нимиц» водоизмещении (около 100 000 т), «Джеральд Форд» имеет на несколько сот человек меньший экипаж. Это достигнуто за счёт внедрения автоматизации и более ремонтопригодных схем техобслуживания.

Увеличено число самолёто-вылетов - со 140 до 160 в день, на четверть увеличена мощность атомного реактора, есть и другие новшества. Улучшающие мореходные качества корабля и его взаимодействие с другими судами флота.

«Джеральд Форд» впервые в истории ВМФ США полностью спроектирован с помощью 3D-дизайна, разработанного компанией «Нортроп Грумман» с автоматизированной системой моделирования технологических процессов.

Конструкция корпуса практически одинакова с авианосцами типа «Нимиц». Более компактная надстройка сдвинута в корму и вынесена за линию борта. Надстройка оборудована мачтой из композитных материалов. Здесь расположены неподвижные радары с фазированными антенными решётками и система автоматического подлёта и посадки (JPALS), использующая глобальную систему позиционирования GPS. Расширена полётная палуба, на ней оборудованы 18 пунктов для заправки и вооружения самолётов.

Флагманские апартаменты на 70 мест для уменьшения размеров надстройки перенесены на нижнюю палубу.

Основой радиоэлектронного оборудования авианосца является двухдиапазонная радиолокационная система DBR , которая интегрирует в себе многофункциональный радар AN/SPY-3 X-диапазона фирмы Raytheon и радар объёмного обзора VSR S-диапазона фирмы Lockheed. AN/SPY-3 осуществляет обзор и сопровождение целей, управление ракетами и подсветку цели на конечном участке траектории ракеты. VSR выполняет роль дальнего обзора и целеуказания для других радаров и систем оружия. Система разрабатывалась для эсминцев нового поколения DDG-1000 «Замволт».

Значительно изменена внутренняя компоновка корабля и конфигурация полётной палубы. Обеспечено быстрое реконфигурирование внутренних объёмов при установке новой аппаратуры. Для уменьшения веса количество секций ангара сокращено с трёх до двух, а количество самолётоподъёмников — с четырёх до трёх.

В качестве средства ПВО самообороны корабль вооружён ракетами ESSM фирмы Raytheon с двумя 8-контейнерными пусковыми установками на 32 ракеты каждая. Ракеты предназначены для борьбы со скоростными высокоманёвренными противокорабельными ракетами. Системы ближнего радиуса действия включают зенитные ракеты RAM производства Raytheon и Ramsy s GmbH.

Авианосцы смогут нести до 90 самолётов и вертолётов различного назначения: палубные самолёты 5-го поколения F-35, истребители-штурмовики F/A-18E/F Super Hornet, самолёты ДРЛО E-2D Advance Hawkeye, самолёты электронного противодействия EA-18G, многоцелевые вертолёты MH-60R/S, а также боевые беспилотные летательные аппараты.

Самое существенное, и даже революционное техническое новшество - электромагнитная катапульта (EMALS) фирмы General Atomics на основе линейных электродвигателей. Замена паровых катапульт электромагнитными призвана обеспечить большую управляемость запусков самолётов, меньшие нагрузки на них, возможность взлёта при более широком диапазоне скоростей и направлений ветра, а также запуск беспилотников.

Стоимость контракта на создание EMALS - 676,2 миллиона долларов. Одновременно с катапультой созданы новые аэрофинишеры, обеспечивающие быструю остановку самолетов после касания палубы. Длина пусковой полосы 91 метр. EMALS способна разогнать самолет массой 45 тонн до 240 километров в час. Во время тестовых испытаний было произведено 22 «холостых старта» и старты с так называемым «мертвым грузом», тяжелыми тележками, масса которых составляет около 36 тонн.

EMALS это огромный линейный индукционный двигатель, то есть двигатель, ротор которого не круглый, а вытянутый вдоль стартовой полосы. Сегменты двигателя поочередно отключатся и подключаются, разгоняя самолет. В пусковом устройстве есть специальная тележка, к которой самолет цепляется передней стойкой шасси и движется между двумя направляющими с электромагнитами, как по рельсам. Электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, включаются. Это существенно экономит электроэнергию.

В советском флоте авианосца с паровой катапультой не появилось, хотя попытки ее создать предпринимались. Этой разработкой занимался Пролетарский завод в Ленинграде, но с задачей не справился. Удалось собрать лишь один опытный образец установки «Светлана-1» на наземном испытательно-тренировочном комплексе авиации (НИТКА) в Крыму. Строительство его началось в 1977 году. Ход работ куртровал лично главком ВМФ. Тем не менее, ни один самолет с этого устройства так и не взлетел. Увидев, как она работает, главный конструктор ОКБ Сухого Симонов наотрез отказался переделывать под нее Су-27К.

Было принято решения отказаться от создания паровой катапульты, а использовать взлет с трамплина, который и был создан для авианосца «Адмирал Кузнецов».

Трамплин, конечно, более дешев и прост.

Однако его недостатки более чем очевидны. Во-первых, катапульта менее чувствительна к условиям взлета. Авианосец с катапультой может продолжать поднимать в воздух самолеты при более жестких параметрах качки, ветра и волнения, чем корабль с трамплином.

Второе преимущество катапульты - более высокий темп работы. Американский авианосец может запускать самолеты в воздух со своих четырех паровых катапульт каждые 15 секунд. У "Кузнецова" всего три стартовые позиции, причем с двух носовых самолеты могут взлетать не с полной взлетной массой. С полной боевой нагрузкой истребители могут стартовать лишь с единственной позиции, расположенной ближе к корме - самолет должен разгоняться чуть ли не по всей полетной палубе! Темп запуска при трамплинном взлете замедляется более чем в два раза по сравнению с катапультным.

У старта с трамплина более высокие требования к тяговооруженности самолета: двигатели выводятся на режим "полный форсаж" до начала разбега, что преждевременно вырабатывает их ресурс и повышает расход топлива. Меньший темп взлета авиагруппы приводит к более длительному ожиданию в точке сбора, то есть к перерасходу топлива и уменьшению боевого радиуса.

Кстати сказать, работы по созданию электромагнитной катапульты для авианосцев начались в СССР даже раньше, чем в США. В 80-е годы в Институте высоких температур Академии наук совместно с ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского и ОКБ А.И. Микояна в рамках НИР «Шампунь» велась разработка системы электромагнитного взлета и посадки самолетов для авианосцев и мобильных аэродромов наземного базирования. И продолжались в течение почти 15 лет. Но опять же не увенчались успехом. +

Наличие электромагнитной катапульты позволит новому американскому авианосцу в течение короткого времени «выстреливать» в воздух десятки беспилотников, что вписывает этот корабль в самые современные концепции сетецетрических войн с использований автономных систем вооружений.

В России началась разработка электромагнитного авиационного пускового устройства для авианосцев. Какие-либо технические подробности о перспективной катапульте пока неизвестны. По словам генерального директора Невского проектно-конструкторского бюро Сергея Власова, испытания пускового устройства вероятнее всего будут проводиться на одном из наземных тренажеров палубной авиации в Ейске Краснодарского края или Саках в Крыму.

Когда именно может быть завершен проект российской электромагнитной катапульты, пока неизвестно.

В настоящее время единственной страной в мире, обладающей действующим прототипом электромагнитной катапульты, являются США. Их устройство получило название EMALS; в 2016 году его планируется установить на строящийся перспективный авианосец «Джеральд Форд», который войдет в состав американского флота в 2018 году.

По неофициальным данным, опытным образцом электромагнитной катапульты также располагает Китай. «Лента.ру» решила ознакомиться с принципом работы электромагнитной катапульты на примере EMALS.

Рис. 1. Структурные компоненты катапульты EMALS Фото: Командование авиационных систем ВМС США.

Электромагнитная катапульта EMALS представляет собой линейный индукционный двигатель с поочередно отключаемыми и подключаемыми сегментами. В этом пусковом устройстве специальная тележка, разгоняющая самолет, движется между двумя направляющими, в которых расположены электромагниты. При запуске электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, задействуются. Такая схема позволяет экономить энергию, поскольку отпадает необходимость держать включенным весь линейный двигатель.

Рис. 2. Направляющие устройства EMALS. Фото: ВМС США.

На запуск одного самолета при помощи электромагнитной катапульты необходимо в среднем сто мегаджоулей. Максимальная энергия запуска для EMALS составляет 122 мегаджоуля. Для сравнения, этот же параметр для обычной современной американской паровой катапульты, установленной на авианосце типа «Нимиц», составляет 95 мегаджоулей. Атомные установки на авианосце не смогут единовременно обеспечить электромагнитное пусковое устройство таким количеством энергии, поэтому для ее хранения будет использоваться специальная генераторная установка.

Рис. 3. Генератор электромагнитной катапульты. Фото: Командование авиационных систем ВМС США.

Генераторная установка EMALS оснащена специальной подсистемой накопления и хранения энергии. В ней благодаря четырем массивным роторам генераторов хранится кинетическая энергия. Каждый ротор способен хранить до ста мегаджоулей энергии, а их перезарядка после запуска занимает самое большее 45 секунд. Каждый ротор связан с циклоконвертором, который при запуске и обеспечивает электричеством линейный индукционный двигатель.

Рис. 4. Истребитель F/A-18E Super Hornet на EMALS и башенка пункта управления (передний план). Фото: ВМС США.

За работу электромагнитной катапульты отвечает оператор, который способен регулировать энергию разгона тележки EMALS в зависимости от типа и массы запускаемого самолета. Благодаря этому также достигается небольшая экономия энергии. Кроме того, регулировка энергии разгона позволяет не перегружать силовую конструкцию самого самолета в момент старта. В EMALS торможение тележки после запуска осуществляется не механически, как на паровой катапульте, а электромагнитными уловителями.

Рис. 5. Учебный самолет T-45C Goshawk. Фото: Командование авиационных систем ВМС США.

Длина действующего сегодня прототипа EMALS, который разрабатывается американской компанией General Atomics, составляет 91 метр. Пусковое устройство способно разогнать самолет массой 45 тонн до скорости в 240 километров в час. Для сравнения, максимальная взлетная масса палубного самолета дальнего радиолокационного обнаружения E-2D Advanced Hawkeye (самого тяжелого самолета ВМС США, который планируется запускать при помощи EMALS) составляет 26,1 тонны.

Рис. 6. Палубный транспортник C-2A Greyhound. Фото: Командование авиационных систем ВМС США.

Преимуществом электромагнитной катапульты является то, что она занимает значительно меньше места, чем паровая катапульта. Последняя требует специального отделения под трубопроводы, паровые поршни и системы торможения. Несмотря на то, что американские EMALS будут использоваться на атомных авианосцах, такие пусковые устройства могут быть смонтированы и на корабли с обычными газотурбинными или дизельными силовыми установками. Правда, в этом случае цикл перезарядки будет превышать 45 секунд.

Рис. 7. Взлет C-2A с помощью EMALS. Фото: Командование авиационных систем ВМС США.

К настоящему времени прототип американской электромагнитной катапульты произвел уже более ста запусков различных палубных самолетов. В их числе ─ учебный самолет T-45C Goshawk, военно-транспортный C-2A Greyhound, истребитель F/A-18E Super Hornet, самолет дальнего радиолокационного обнаружения E-2D и перспективный истребитель F-35C Lightning II.

Рис. 8. Самолет дальнего радиолокационного обнаружения E-2D Advanced Hawkeye. Фото: Командование авиационных систем ВМС США.

По оценке Командования авиационных систем ВМС США, контролирующего разработку EMALS, электромагнитная катапульта по сравнению с обычной паровой обладает меньшей массой, занимает меньше места, требует меньшего числа людей для обслуживания и в целом более надежна и проста в применении. Кроме того, благодаря регулированию энергии запуска EMALS может быть использована для запуска и перспективных летательных аппаратов, включая палубные беспилотники различных классов.

Рис. 9. Истребитель F-35C Lightning II на EMALS. Фото: ВМС США.

Ранее разработкой электромагнитной катапульты также занималась Великобритания. В 2009 году министерство обороны этой страны заключило с компанией Converteam UK контракт на разработку электромагнитного авиационного пускового устройства, которое предполагалось установить на перспективный авианосец «Куин Элизабет». Устройство получило название EMCAT.

Рис. 10. E-2D. Фото: ВМС США.

На перспективном британском авианосце EMCAT предполагалось использовать для запуска палубных истребителей F-35C. В мае 2012 года правительство страны объявило, что в целях экономии намерено оснастить авианосец «Куин Элизабет» истребителями F-35B с укороченным взлетом и вертикальной посадкой. Для этих самолетов катапульта не нужна. Три истребителя такого типа уже куплены у США.

11:44, 22 Апр 2014 Российские специалисты начали разработку электромагнитной авиационной пусковой установки (электромагнитной катапульты) для авианосцев, сообщил генеральный директор ОАО "Невское проектно-конструкторское бюро" Сергей Власов.

"Сегодня в России есть организация - название ее называть пока рано, - которая занимается созданием электромагнитной катапульты. Соответствующие разработки уже начаты", - сказал Власов, передает ИТАР-ТАСС.

Пока неизвестно, сколько времени уйдет на проведение соответствующих разработок в нашей стране, отметил гендиректор "Невского ПКБ". "Проблема в том, что американцы над этим работали более 10 лет. Они свою первую электромагнитную катапульту только в 2016 году будут устанавливать на новый авианосец "Джеральд Форд" (CVN-78)", - добавил Власов.

По данным из открытых источников, надежность паровой катапульты пока чуть ли не на два порядка выше, чем у электромагнитной. Число критических отказов на определенное количество пусков у этого нового механизма пока очень велико, подчеркнул он.

Паровой же катапультой в России сейчас никто не занимается. "Дело в том, что для нее однозначно нужна атомная энергетическая установка. Как пишут американские коллеги, электромагнитная катапульта легче, компактнее, плавнее разгоняет самолет, ее можно регулировать под разную массу летательного аппарата", - сказал Власов.

По его словам, испытания катапульты, скорее всего, будут проводиться на одном из наземных тренажеров палубной авиации, которыми в настоящее время обладает Россия - либо в Ейске, либо в Крыму (НИТКА). "Если эта тема, конечно, получит развитие", - уточнил Власов.

Он отметил, что сейчас трудно сказать, в каком состоянии находится крымская НИТКА. "Видимо, надо проводить там инспекцию, но пока не было никаких решений. НИТКА создана по проекту "Невского ПКБ", только проект земляных и бетонных работ делал специальный институт ВМФ", - добавил Власов, напомнив, что по ейскому тренажеру был проведен тендер, и его выиграла компания МКБ "Компас", которая уже наняла "Пролетарский завод", "Невское ПКБ", "Выборгский судостроительный завод".

"Каждое предприятие делало свою часть работ. Мы сделали проект взлетного участка, всю светотехнику, телевизионную систему. Работы по ейскому тренажеру, насколько я знаю, пока не прекращались. Там выполнили пробный взлет с трамплина, но на участке посадки самолетов работы еще ведутся. Сроки сдачи устанавливает Минобороны", - добавил Власов.

Авиационная пусковая установка (катапульта) на авианосце необходима для разгона самолетов радиолокационного дозора или тех воздушных судов, тяговооруженности которых не хватает на взлет с трамплина (носовая оконечность авианосца). Паровая катапульта представляет собой механизм, на который подается пар под большим давлением. Под палубой делается специальный канал, по нему ходит челнок, который цепляется за переднюю стойку шасси и тянет самолет. Катапульта придает самолету необходимую скорость для взлета. Электромагнитная катапульта - это устройство, при котором самолет вместо паровых челноков будет разгоняться линейным индукционным двигателем. Этот принцип используется на монорельсовых дорогах.

Работы по созданию паровой катапульты велись в Советском Союзе. Новое устройство должно было быть установлено на седьмом по счету советском тяжелом авианосце "Ульяновск", который строился на Николаевском заводе (Украина). Создание этого корабля прекратилось в 1992 году, после чего он был разрезан на металлолом.

По сравнению с паровой катапультой EMALS имеет меньший вес, занимает меньший объем, требует меньше времени и людей для обслуживания и управления, быстрее перезаряжается. Благодаря более высокому КПД электромагнитное устройство создает меньшую нагрузку на главную энергетическую установку корабля. Наибольшее упрощение конструкции произошло за счет устранения гидравлических и пневматических подсистем, и упрощения механической части по сравнению с паровой катапультой, которой для каждого запуска требовались сотни килограммов перегретого пара. В целом это устройство отлично ложится в концепцию «электрических кораблей», которые в перспективе должны определять облик ВМС США в целом.

Это была реакция на разговор с одним из офицеров ВМС США, участвующих в испытаниях новой системы, который сообщил своему главнокомандующему, что новая система пока не дает достаточной мощности и в целом «работает нехорошо». Комментировать Трампа сложно. С одной стороны, паровые катапульты обеспечивают боеспособность американских палубных авиакрыльев уже более шести десятилетий и могут прослужить еще столько же. С другой - они не вписываются в перспективные концепции применения ВМС, требуя серьезного пересмотра планов использования БПЛА и внесения радикальных изменений в конструкцию авианосцев нового поколения, проектировавшихся как полностью электрические корабли, не нуждающиеся в массивных паропроводах от главной энергетической установки к авиационно-техническому комплексу.

Корректировать и демпфировать высказывания американского президента предстоит в первую очередь главе Джеймсу Мэттису и министру ВМС США Шону Стекли. Учитывая прошлое Мэттиса как генерала Корпуса морской пехоты США, потребности флота он должен понимать больше, чем многие его коллеги, так что дискуссия обещает быть как минимум интересной. Впрочем, достаточно отвлеченной: последствия любого решения в данном случае начнут сказываться не раньше середины следующего десятилетия.

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.