Tiro en el aire

La palabra "catapulta" está asociada por la mayoría, ya sea con un arma de tiro antigua, o con un sistema de rescate de emergencia de pilotos militares. Al mismo tiempo, otro ingenioso invento permanece en las sombras: una catapulta de despegue, un dispositivo que acelera el avión cuando no puede despegar.


A finales del siglo XX, el avión empujó la artillería de la nave y se convirtió en una herramienta universal de la Armada. La moderna catapulta a vapor acelera el avión de 35-ton a 250 km / h en 2,5 con un trazado en 100 m. Con la ayuda de cuatro catapultas, equipos radioelectrónicos y especialistas en portaaviones bien entrenados durante el día, pueden lanzar dos y tomar un avión cada 37 segundos. Pero si las catapultas dejan de funcionar, esta nave de cien mil metros se convierte en un impotente militar completo.



Primeros pasos

Con la necesidad de acelerar el avión para que pudiera despegar, los creadores de los primeros vehículos ya eran más pesados ​​que el aire. En el año 1894, 10 años antes del vuelo de los hermanos Wright, Alexander Bell (el inventor del teléfono) y Samuel Langley (en ese momento, el secretario científico de la Institución Smithsonian en Washington) observó el lanzamiento de un modelo con una máquina de vapor en la orilla del río Potomac. Langley dio la orden, el avión "Aeródromo número 4" aceleró y ... se dejó caer en el río.

Después de eso, Langley formuló el problema, que hasta el día de hoy enfrenta aviación ingenieros: “Un avión, como un pájaro, necesita una cierta velocidad para comenzar a usar su mecanismo de vuelo. Las dificultades con un conjunto de velocidad inicial resultaron ser significativas, y en condiciones normales de campo generalmente excedieron todas las expectativas ". El dispositivo que inventó Langley se puede llamar el bisabuelo de todas las catapultas de aire: el avión se fijó en un carro que rodó a lo largo de dos rieles de madera de unos 25 m de largo. . Cuando el carro llegó al borde de la pista, se abrió la cerradura y el carro se movió aún más por inercia.

En 1903, el Gran Campo de aviación, el “pájaro con cresta de acero y motor de gasolina” del 300-kilogramo, esperó su lanzamiento desde una catapulta montada en una pequeña barcaza propiedad de Samuel Langley. La cuerda fue cortada, los resortes tiraron del avión. El piloto voluntario Matthew Manley, asistente de Langley, recordó más tarde: “El auto rápidamente, como un rayo, tomó velocidad 35 km / h. Cuando el avión llegó al final de la etapa superior, sentí un golpe inesperado, seguido de una sensación indescriptible de vuelo libre. Pero no tuve tiempo de disfrutar de esta alegría, después de haber comprendido que el auto volaba en un ángulo agudo ... El golpe de las alas contra el agua fue tan poderoso que no tuve la sensación de inmediato. Afortunadamente, no me ahogué ". El bloqueo de la catapulta que sostenía el avión y se suponía que debía liberarlo en el momento del final de la aceleración no funcionó. El "aeródromo" no podía ganar altitud y, como una carga en una cuerda, voló hacia el río.

Uno de los pioneros de la aviación, un competidor de los hermanos Wright, el profesor Samuel Langley. Fue él quien intentó construir la primera catapulta para lanzar aviones.


Primer éxito

Dos meses después, Langley hizo otro intento. Por desgracia, esta vez el "Gran Campo de aviación" ni siquiera llegó al final del sitio de aceleración. Los defectos de diseño de la aeronave en sí eran los culpables. El tiempo no le dio a Langley una tercera oportunidad: se quedó sin dinero (¡gastó $ 50 000 en una catapulta!). Y nueve días después de este accidente, los hermanos Wright hicieron su primer vuelo exitoso, acelerando una barra de madera 4 de $ 2 Utilizando el motor y ... fuerte viento. Los hermanos Wright se dieron cuenta rápidamente de que, sin un viento, su avión no podía despegar. Por lo tanto, tuvieron que crear la primera catapulta de aviación de trabajo. La fuente de energía era una carga de 500-kg levantada a la altura de 5 m. Un cable de un dedo grueso pasó de la carga al aparejo en la base del trípode de soporte, y luego a lo largo del riel guía hasta la aeronave. Cuando cayó la carga, el polipasto de cadena aumentó la longitud del viaje tres veces a los medidores 15 requeridos. Esta invención fue otra prueba de que todo ingenioso es simple.

La catapulta operó con tanto éxito que los hermanos Wright se convencieron de que todos los aviones futuros serán más pesados ​​que el aire y despegarán con la ayuda de una catapulta. Pero con el tiempo, los motores de los aviones se volvieron cada vez más perfectos y más potentes, y los pilotos europeos dominaron el despegue desatendido de los neumáticos. Pronto, los hermanos Wright cambiaron a ruedas inflables. Sin embargo, las catapultas no solo no desaparecieron, sino que florecieron en la floración donde los aviones no tenían suficiente espacio para la dispersión. El principal ámbito de sus actividades era la cubierta de aviones.

Tiro en el aire
Y aunque sus intentos no tuvieron éxito, sus logros se convirtieron en la base de las catapultas modernas.


Experimentos de la marina

En 1912, Orville Wright escribió una carta al comando de la recién creada Aviación Naval de los Estados Unidos. Los pilotos de mar recién acuñados tenían poca idea de qué hacer con el avión recibido. Como medida temporal, Wright propuso construir una cubierta en buques de guerra que serviría como pista de aterrizaje. Sin embargo, todos entendieron que este "techo" en condiciones de combate se convertiría en un obstáculo para las armas. La solución ideal sería un barco grande especial con una pista de tamaño completo (que luego se llamaría "aeródromo flotante"), pero era obvio que el número de dichos barcos sería limitado. Para naves pequeñas, Wright sugirió un "sistema de lanzamiento usando una catapulta".

Los marineros crearon una catapulta basada en un disparador de torpedo neumático. Algo, e incluso aire comprimido en grandes buques de guerra, era suficiente. En el mismo año, 1912, se hizo el primer intento de expulsar al buque de guerra Santi. Desafortunadamente, los militares estudiaron mal la experiencia de Langley. El bote volador Curtiss A-1 estaba ubicado en el carro para que la nariz quedara libre. Durante la aceleración, la nariz se levantó, el avión se alzó bruscamente y ... se desplomó en el agua. Después de este incidente, se fijó la nariz de la aeronave y se ajustó el suministro de aire con una válvula especial. Apenas cuatro meses después, los militares llevaron a cabo el primer inicio de expulsión desde una barcaza estacionaria, y en noviembre 1915, el avión despegó con la ayuda de una catapulta de un barco en movimiento.

En el año 1916, las catapultas de 30 metros se instalaron en tres cruceros estadounidenses (Carolina del Norte, Huntington y Seattle). Las catapultas ocuparon 20% del área de la cubierta superior y cubrieron la mitad de las armas. En el año 1917, cuando Estados Unidos entró en la Primera Guerra Mundial, fueron eliminados. Entonces, la ventaja de las catapultas y los aviones de cubierta todavía no era evidente.



De la neumática a la hidráulica.

Al comienzo de los 1920, se hizo evidente que sin protección aérea, los buques de guerra se volverían muy vulnerables. Catapultas a bordo se metieron en la gran política. La Armada de los Estados Unidos recibió una catapulta mejorada, que prometieron poner rápidamente en todos los buques de guerra. La longitud de la catapulta experimental 24 m, instalada en el barco "Maryland", podría acelerar la masa de la aeronave 1,6 t a 75 km / h. En unos pocos años, 3,4 toneladas de aviones comenzaron a dispersarse a 100 km / h a una distancia de 17 metros. A mediados de los 1920, la Marina de los EE. UU. Usaba regularmente catapultas en barcos de varios tipos. Lanzador colocado en una plataforma giratoria, que no interfirió con las armas y permitió lanzar aviones contra el viento. Al principio, las instalaciones de arranque de los generadores de gas de pólvora neumática y, posteriormente, los aviones con servicio de hasta 3,5 t. Esto fue suficiente para un alcance limitado y poco armamento de aviones de reconocimiento. El concepto de lanzadores de catapultas que se lanzaron a la sombra, la prioridad principal fue la creación de grandes portaaviones, proporcionando a los aviones de despegue sin una catapulta.

En el primer portaaviones (experimental) Langley, que entró en servicio en el año 1922, se instalaron catapultas neumáticas, pero en el 1928, después de tres años de inactividad, se desmantelaron. En 1925, se lanzaron dos portaaviones en serie, Lexington y Saratoga. Debido al hecho de que su velocidad alcanzó los nodos 30, todo el 120 m fue suficiente para que el avión despegara. El resto de la plataforma de 270 metros se usó para estacionar y preparar el avión antes del vuelo. Ambos portaaviones estaban equipados con volantes de catapultas. Los motores eléctricos giraron el volante de seis toneladas que, mediante un mecanismo de fricción cónico, transfirió la energía almacenada al impulsor. La instalación podría acelerar un avión de 4,5-ton a 90 km / h, pero su principal problema era el atasco de una rueda que giraba rápidamente. Las catapultas de Lexington y Saratoga rara vez se usaron, y pronto también fueron desmanteladas. Comenzar desde un gran aeródromo flotante para aviones de esa época no planteaba ningún problema en particular, y la pregunta de qué sucede cuando los aviones se vuelven más pesados ​​y rápidos no molesta a nadie.

En septiembre, el 1931 de la Armada de los Estados Unidos comenzó a desarrollar un lanzador de nueva generación, completamente ubicado debajo de la cubierta, para no interferir con el despegue y el aterrizaje. Primero, el dispositivo funcionó con aire comprimido, luego se probaron los generadores de gas de pólvora y, en 1934, decidieron usar sistemas hidráulicos. Cinco años después, los primeros lanzamientos de aviones de los nuevos barcos de Yorktown y Enterprise demostraron el éxito de este concepto. Primera vez en historias los aviones de cubierta podrían rodar hasta la posición de partida y comenzar con sus propias ruedas.

Desafortunadamente, estos logros no interesaron a nadie, porque los navegantes continuaron exagerando la vieja idea de crear aún más portaaviones de alta velocidad e incluso más grandes que sin catapultas.

Aeropuerto flotante. El portaaviones Constellation, comisionado en 1961 y participando en la Guerra de Vietnam, fue una fuerza formidable. Hasta 2003 del año.


Volver a pareja

Durante la Segunda Guerra Mundial, casi todos los combatientes con base en tierra que operan en el Océano Pacífico, se instalaron nodos para el inicio de la expulsión. El desarrollo de catapultas fue uno de los eventos más importantes de la guerra en la conducción de las operaciones navales. Inmediatamente después del final de la guerra, cuando aparecieron los primeros aviones, que no diferían en las buenas características de despegue y aterrizaje, los hidrocapultos se convirtieron en elementos indispensables incluso en los portaaviones más grandes. Carros, cuerdas y tackles Langley estuvieron presentes en este diseño. El peso de la aeronave aumentó, y los requisitos para catapultas aumentaron, su poder, tamaño y complejidad aumentaron. Ya podrían acelerar los aviones de 6-ton a 200 km / h, y 28-ton - a 115 km / h. El equipo funcionó a plena carga, lo que tarde o temprano inevitablemente debería haber ocasionado problemas. En 1954, ocurrió una explosión hidrocapulta a bordo de la nave Benington, matando a personas 103 e hiriendo a 201. Las hidro-catapultas han llegado a su límite, pero el avión ya lo ha superado: el A-37 Skywarrior de 3-ton Douglas, lanzado por primera vez por la catapulta de Benington un año antes de la tragedia, superó las capacidades de cualquier hidrocapulto existente en la naturaleza.

En 1950, el inglés Colin Mitchell desarrolló un nuevo diseño de inicio que usaba el viejo y bueno vapor. Los primeros barcos estadounidenses en los que se instalaron catapultas de vapor fueron los portaaviones de la clase Abraham Lincoln (cuatro en cada uno, con una masa total de 2000 toneladas, el destructor de la Segunda Guerra Mundial pesaba tanto). Las catapultas de vapor se utilizan ahora; son las que se encuentran en los portaaviones más modernos.

La estación de control para catapultas está realmente a nivel de cubierta, proporciona una visibilidad completa y está protegida por un vidrio a prueba de balas.


Futuro electrico

El escritor Sherman Baldwin en el libro sobre los pilotos navales que participaron en la operación "Tormenta del Desierto" describió el inicio nocturno de la siguiente manera: "Mi cabeza estaba presionada contra el resto de la silla. "Los dispositivos se volvieron desenfocados, los ojos fueron a las cuencas de los ojos, el avión se sacudió violentamente hasta que finalmente estalló en el tono negro de la noche".

Al comienzo del inicio, el piloto experimenta una sobrecarga en 6 g, y luego disminuye rápidamente a 3 - 4 g. Dado que la aeronave de cubierta debe soportar cargas pesadas en el lanzamiento, debe tener un margen adicional de seguridad, lo que aumenta el peso de la estructura y degrada las características de vuelo. El cuerpo humano es sensible a la aceleración, por lo que los pilotos tienen que seleccionar y prepararse para un programa especial. La aceleración suave, sin saltos, tiene un efecto positivo no solo en la salud del piloto, sino también en la vida útil de la aeronave.

Para resolver este problema, la Marina de los EE. UU. Está desarrollando un lanzador electromagnético de aeronaves, en el que el motor de inducción lineal (LEAD) acelerará los aviones en lugar de los pistones de vapor. Este principio se aplica en caminos de monorriel, así como en algunos trenes de levitación magnética de alta velocidad, que pueden alcanzar velocidades de hasta 400 km / h. La principal dificultad es cómo obtener suficiente energía. El nuevo portaaviones estadounidense, que debe salir de las existencias en 2014 - 2015, necesitará 100 millones de julios para un solo lanzamiento. Esta energía es suficiente, por ejemplo, para lanzar un automóvil a una distancia de 15 km. El nuevo portaaviones "puramente eléctrico" CVN-21, cuya potencia es tres veces mayor que la de cualquier portaaviones de clase Nimitz, simplemente no puede generar esta cantidad de energía. Sin embargo, se puede guardar: los generadores eléctricos suministrarán energía a unidades especiales para cada una de las catapultas. Al ser ordenado, la energía eléctrica irá al PLOMO, en el proceso de aceleración, los segmentos de bobinado detrás de la aeronave se desconectarán y, por delante de la aeronave, se conectarán. Esto ayudará a ahorrar energía y, lo que es más importante, a controlar con mayor precisión el overclocking. Al final de la aceleración, el carro no será detenido por un freno hidráulico, como en el sistema de vapor, sino por fuerzas eléctricas.

La planta electromagnética tiene un rendimiento de 29% más que uno de vapor, y es capaz de acelerar un avión de 45-ton a una velocidad de 250 km / h. Se supone que un modo de lanzamiento más suave aumentará la vida útil de la aeronave en un 30%. La novedad hará más salidas con un menor número de personal técnico. Todo esto suena atractivo, pero aún se desconoce cómo funcionará este sistema en condiciones reales en el mar. ¿Protegerán las pantallas a las personas que trabajan cerca de la catapulta? ¿Cómo responderán los equipos electrónicos de la nave y la aeronave a instalaciones eléctricas tan potentes? Los LEAD son mucho menos estudiados que los motores de vapor, por lo que actualmente se está construyendo una catapulta electromagnética terrestre en una base naval en el Lago Jersey, Nueva Jersey (la capital mundial del caso de expulsión).

Pero a pesar de la amplia experiencia en la construcción de portaaviones, Estados Unidos no es un "monopolista" en el campo de las catapultas.

A nivel de cubierta, vista de la catapulta.



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7 comentarios
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  1. stasimar 30 marzo 2013 10: 52 nuevo
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    Una cosa frágil y vulnerable. En mi humilde opinión
    1. Vashestambid
      Vashestambid 30 marzo 2013 18: 33 nuevo
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      Los funcionarios rusos en esta catapulta deben ser plantados))) wassat
  2. Foamas 30 marzo 2013 11: 10 nuevo
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    Artículo - a juzgar por el último párrafo Futuro electricobastante antiguo
    cita: autor
    ahora en construcción Catapulta electromagnética de tierra de tamaño completo.


    La instalación de EMALS se construyó hace mucho tiempo, en 2009
    Y para 2011, un total de 722 lanzamiento de varios tipos de aviones, durante las pruebas EMALS, la catapulta alcanzó la máxima potencia, lo que le permitió acelerar el caza F / A-18E a una velocidad de 333 kilómetros por hora en el punto final
    1. Hemi cuda 30 marzo 2013 13: 03 nuevo
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      Ferrocarril interesante)

      “Hasta la fecha, se han llevado a cabo un total de 38 lanzamientos de aviones con EMALS.
      En particular, el caza F / A-14 Super Hornet basado en la compañía aérea realizó 18 vuelos. El 1 de junio de 2011, el avión de entrenamiento T-45C Goshawk se unió al programa de prueba para 12 vuelos, y el 8 de junio, el avión de transporte militar C-2A Greyhound basado en el operador. Según la Marina de los Estados Unidos, los problemas identificados durante las primeras pruebas de EMALS se resolvieron y el software responsable de la operación de la catapulta se está finalizando y optimizando ".

      "Durante las pruebas, verificamos la interacción de los sistemas a bordo de la aeronave con los sistemas de control de expulsión y el efecto de lanzar sobrecargas en la estructura del F-35. El lanzamiento del caza fue exitoso. La catapulta electromagnética ha sido probada en los Estados Unidos desde finales de 2010. Hasta la fecha, el dispositivo ha realizado 50 lanzamientos de varias aeronaves, incluyendo "T-45 Goshawk, E-2D Advanced Hawkeye, C-2A Greyhound y F / A-18 Super Hornet. Los especialistas están finalizando y optimizando el software responsable de la operación de la catapulta".


      Los británicos ordenaron tal cosa.
  3. knn54 30 marzo 2013 19: 29 nuevo
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    Cuando el avión arranca, el vapor se graba a lo largo del movimiento del pistón de la catapulta (90 m). En las heladas, este vapor conduce a la formación de hielo, lo que puede conducir al atasco del pistón y, en consecuencia, al desastre. Entre las ventajas de una catapulta electromagnética sobre una de vapor se encuentran tamaños más pequeños, sobrecargas más pequeñas experimentadas por el piloto y la posibilidad de lanzar aviones más grandes.
    Por cierto, la catapulta "devora" una gran cantidad de vapor. Y produce vapor GEM. Según datos no verificados de Nimitz, durante la operación de sus cuatro catapultas no puede moverse a una velocidad superior a 20 nudos.
    Con las catapultas electromagnéticas, en términos de glotonería, la situación es peor. Por lo tanto, no hay alternativa a un reactor nuclear.
    PD: Debido a que estaba planeado poner en servicio los TAVKR de Ulyanovsk con catapultas, para NITKI también crearon una catapulta de vapor de entrenamiento para despegues, en la foto.
  4. Boa kaa 31 marzo 2013 14: 55 nuevo
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    Comandante en Jefe de la Armada Chirkov V.V. anunció los requisitos para el nuevo portaaviones ruso: el desplazamiento del orden de 60 mil toneladas, al avión 60, el esquema clásico de su catapulta electromagnética de lanzamiento, parece que será 3. Aquellos asignados, organizaciones de diseño que revisan proyectos anteriores, en relación con los últimos requisitos de la flota. Es una cuestión de LEADs y constructores de barcos, incluso puedes dibujar una nave en papel. Necesitamos nuevas tecnologías con las que aún no somos ricos.
  5. xtur 31 marzo 2013 22: 36 nuevo
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    El artículo trata sobre el hecho de que la catapulta gasta 100 millones de julios para el despegue, y dice que el avión acelera en una catapulta en aproximadamente 2-3 segundos.
    eso significa que la potencia necesaria para usar la catapulta es inferior a 50 millones de vatios, que es aproximadamente varias veces menor que la potencia del reactor nuclear de un barco
  6. Andrey58
    Andrey58 Abril 2 2013 21: 23 nuevo
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    A la luz de los últimos artículos sobre portaaviones, pensé, ¿por qué demonios necesitamos portaaviones en general? En términos de uso de combate. ¿Y no es más fácil construir dos 60000 toneladas de UDC tipo Uosp en lugar de un portaaviones de 30000 toneladas, que operará en conjunto con las fragatas Orlan y URO?
    Los puntos de defensa enemigos son destruidos por los ataques de barcos URO y aviones estratégicos. Lo que queda se logra con artillería naval y helicópteros de ataque de la UDC. Luego la fiesta de aterrizaje.