Реактивная помощь при взлете самолетов.

Введение

Тип взлета с помощью реактивной помощи

JATO (акроним от Jet Assisted Take Off) – это тип вспомогательного взлета, предназначенный для помощи перегруженным самолетам при взлете, обеспечивая дополнительную тягу в виде небольших ракетных двигателей. Термин JATO используется как синоним (более точного) термина RATO – взлет с помощью ракетной помощи (или, в терминологии Королевских ВВС, RATOG – ракетное взлетное устройство).

Ранние эксперименты и Вторая мировая война

В 1927 году советская научно-исследовательская лаборатория «Газодинамическая лаборатория» разработала твердотопливные ракеты-носители для помощи во взлете самолетов, а в 1931 году впервые в мире успешно применила ракеты для помощи во взлете самолетов на U 1 – советское обозначение учебного самолета Avro 504, который совершил около ста успешных взлетов с ракетной помощью. Успешные взлеты с ракетной помощью были также осуществлены на тяжелых бомбардировщиках Туполев ТБ-1 и Туполев ТБ-3. Официальное испытание Туполева ТБ-1 в 1933 году сократило разбег на 77% при использовании ракет. Британская система использовала довольно крупные твердотопливные ракеты для катапультирования самолетов (обычно Hawker Hurricane) с небольшого рампового устройства, установленного на носовой части торговых судов, известных как вооруженные торговые суда с катапультой (или корабли CAM), для обеспечения некоторой защиты от немецких морских патрульных самолетов. После запуска ракета отсоединялась от самолета и падала в воду, где тонула. Выполнив задачу, пилот, если это было возможно, направлялся в дружественные территории или катапультировался, надеясь на спасение одним из сопровождающих судов. За два года система была применена всего девять раз для атаки немецких самолетов, в результате чего было уничтожено восемь вражеских самолетов при потере одного пилота. Люфтваффе также использовало эту технику как с жидкостными ракетными установками фирмы Walter и BMW, так и с твердотопливными ракетами, производимыми фирмами Schmidding и WASAG, в качестве как жестко закрепленных, так и сбрасываемых ракетных двигателей для более быстрого взлета и сокращения разбега. Они использовались для повышения взлетных характеристик их средних бомбардировщиков, а также огромного планера Gigant, Messerschmitt Me 321, с размахом крыльев 55 метров, разработанного в 1940 году для вторжения в Британию и использовавшегося для снабжения советского фронта. Огромные Me 321 изначально использовали воздушную буксировку тремя тяжелыми истребителями Messerschmitt Bf 110 в так называемой схеме «Тройка» (Troika Schlepp), с нагрузками, которые в противном случае значительно увеличили бы разбег, но с высоким риском столкновения в воздухе из-за одновременной работы трех Bf 110 в V-образной формации. Этот риск можно было значительно снизить, заменив тройку Bf 110 одним экземпляром необычного двухфюзеляжного буксировщика Heinkel He 111Z, специально разработанного с пятью двигателями. Использование реактивных ускорителей взлета стало особенно важным в конце войны, когда длина полезных взлетно-посадочных полос значительно сократилась из-за бомбардировок союзников. Их система обычно использовала отбрасываемые, автономные ракетные ускорители Walter HWK 109 500 Starthilfe («помощь при взлете»), также известные как дымовые генераторы «Rauchgerät», унифицированные жидкостные ракетные ускорители с монопропеллентом, двигатели которых приводились в действие химическим разложением «T-Stoff» – по сути, почти чистого пероксида водорода – с каталитическим соединением «Z-Stoff» для воспламенения. Парашютный отсек на тупом переднем конце корпуса двигателя использовался для замедления его падения после отсоединения от самолета, чтобы систему можно было повторно использовать. Первые эксперименты были проведены в 1937 году на самолете Heinkel He 111, пилотируемом летчиком-испытателем Эрихом Варцицем в Нойхарденберге – большом поле примерно в 70 километрах к востоку от Берлина, которое было зарегистрировано как резервный аэродром на случай войны. Было построено и испытано два прототипа версий Heimatschützer Me 262 из трех предложенных конструкций. В отличие от широкого спектра типов самолетов, с которыми были протестированы модульные жидкостные ракетные ускорители Starthilfe, разработанные HWK и получившие некоторое применение на фронте, твердотопливные ракетные ускорители RATO от Schmidding и WASAG оставались почти исключительно экспериментальными. Schmidding 500 кг тяги твердотопливные ускорители предназначались для использования с радикальным проектом ракетного перехватчика Bachem Ba 349 VTO в 1945 году для обеспечения его вертикального взлета, по четыре ускорителя на каждом самолете. Строго экспериментальная система HWK 109 501 Starthilfe RATO использовала аналогичный двухкомпонентный «горячий» двигатель, как на ракетном истребителе Me 163B Komet, добавляя 20 кг массы комбинации гидразина «B-Stoff», смешанного с «Br-Stoff» (лигроиновым углеводородным дистиллятом) в качестве основного «топлива» к монопропелленту «T-Stoff», все еще дестабилизированному «Z-Stoff» перманганатом для воспламенения в качестве окислителя, что утроило тягу 109 500 до 4,95 кН (при 14,71 кН / 1500 кгс) с продолжительностью горения 30 секунд. Из-за аналогичных рисков, связанных с «горячей» системой, требующих аналогичных специальных процедур заправки и обращения, как и у ракетного двигателя 509A Komet, 109 501, по-видимому, оставался строго экспериментальной конструкцией, использовавшейся только для летных испытаний прототипа реактивного бомбардировщика Junkers Ju 287 V1. В начале 1939 года Национальная академия наук в Соединенных Штатах выделила 1000 долларов Теодору фон Кармену и Группе ракетных исследований (включая Джека Парсонса, Фрэнка Малину, Эдварда Формана и Аполло М. О. Смита) в Гуггенхаймской аэронавтической лаборатории Калифорнийского технологического института (GALCIT) для исследования ракетного ускорения взлета самолетов. Эти исследования JATO стали первыми ракетными исследованиями, получившими финансовую поддержку от правительства США со времен Первой мировой войны, когда Роберт Х. Годдард имел контракт с армией на разработку твердотопливного ракетного оружия. В конце 1941 года фон Кармен и его команда прикрепили несколько твердотопливных ракет JATO Aerojet тягой 50 фунтов к легкому самолету Ercoupe, и капитан армии Гомер Буши совершил тестовые полеты. В последнем полете они сняли пропеллер, прикрепили шесть ракет JATO под крыльями, и Буши был поднят в воздух для короткого полета, став первым американцем, полетевшим исключительно на ракетной тяге. Обе вооруженные силы использовали твердотопливные JATO во время войны. Они были испытаны на тридцати полетах, но реактивные двигатели de Havilland Ghost были признаны достаточно мощными, и некоторые авиакомпании пришли к выводу, что ракетные двигатели непрактичны. Тем не менее, крепления Sprite оставались на серийных Comet 1, но стали ненужными после последующих модернизаций двигателей. В конце 1950-х годов ВВС США, ВВС Германии и ВВС Советского Союза провели экспериментальные программы по запуску истребителей с нулевой длины разбега, используя ракетные ускорители с высокой тягой и коротким временем горения, аналогичные по внешнему виду и функциям. ВВС США использовали модифицированный Republic F-84, обозначенный EF-84G, который использовал твердотопливный ракетный ускоритель Aerojet General тягой 240 кН (26 тонн) с продолжительностью тяги в две секунды, разработанный для крылатой ракеты MGM-1 Matador. Советские ВВС использовали модифицированный истребитель МиГ-19, обозначенный СМ-30, запущенный со специальной пусковой установки, и использовали твердотопливный ракетный ускоритель, почти идентичный ускорителям EF-84G, но с гораздо большей тягой 600 кН (64 тонны). F-100 и F-104 также использовались для экспериментов с запуском с нулевой длины разбега, с аналогичными отбрасываемыми ракетными ускорителями, как в советских экспериментах СМ-30. Также в 1950-х годах JATO Junior была попыткой Aerojet Engineering представить небольшие ракетные ускорители JATO небольшим коммерческим самолетам, но была заблокирована Бюро аэронавтики ВМС США. Aerojet утверждала, что меньшая ракета JATO, обеспечивающая тягу 250 фунтов в течение 12 секунд, могла помочь легкому частному самолету, которому обычно требуется почти 274,32 м взлетно-посадочной полосы для преодоления препятствия высотой 15,24 м, сделать то же самое с 91,44 м взлетно-посадочной полосы с…

In 1927 the Soviet research and development laboratory Gas Dynamics Laboratory developed solid propellant rockets to assist aircraft take off and in 1931 the world's first successful use of rockets to assist take off of aircraft were carried out on a U 1, the Soviet designation for a Avro 504 trainer, which achieved about one hundred successful assisted takeoffs. Successful assisted takeoffs were also achieved on the Tupolev TB 1. and Tupolev TB 3 Heavy Bombers. The official test of the Tupolev TB 1 in 1933 shortened the takeoff by 77% when using the rockets. The British system used fairly large solid fuel rockets to shoot planes (typically the Hawker Hurricane) off a small ramp fitted to the fronts of merchant ships, known in service as Catapult armed merchantmen (or CAM Ships), in order to provide some cover against German maritime patrol planes. After firing, the rocket was released from the back of the plane to fall into the water and sink. The task done, the pilot would fly to friendly territory if possible or parachute from the plane, hopefully to be picked up by one of the escort vessels. Over two years the system was only employed nine times to attack German aircraft with eight kills recorded for the loss of a single pilot. The Luftwaffe also used the technique with both liquid fueled units made by the Walter firm and BMW – and solid fuel, themselves made both by the Schmidding and WASAG firms – as both firmly attached and jettisonable rocket motors, to get airborne more quickly and with shorter takeoff runs. These were used to boost the takeoff performance of their medium bombers, and the enormous 55 meter wingspan Gigant, Messerschmitt Me 321 glider, conceived in 1940 for the invasion of Britain, and used to supply the Russian front. The enormous Me 321s originally had air tow assistance from up to three Messerschmitt Bf 110 heavy fighters in a so called Troika Schlepp arrangement into the air with loads that would have made the takeoff run too long otherwise, but with much attendant risk of aerial collision from the trio of vee formation Bf 110s involved in a simultaneous towplane function, meant to be greatly eased with the substitution of the trio of Bf 110s with a single example of the unusual, twin fuselage Heinkel He 111Z purpose designed five engined towplane. The use of reaction assisted takeoff methods became especially important late in the war when the lengths of usable runways were severely curtailed due to the results of Allied bombing. Their system typically used jettisonable, self contained Walter HWK 109 500 Starthilfe ("takeoff help"), also known as "Rauchgerät" smoke generator, unitized liquid fuel monopropellant rocket booster units whose engines driven by chemical decomposition of "T Stoff", essentially almost pure hydrogen peroxide, with a Z Stoff catalytic compound. A parachute pack at the blunt contour front of the motor's exterior housing was used to slow its fall after being released from the plane, so the system could be re used. First experiments were held in 1937 on a Heinkel He 111, piloted by test pilot Erich Warsitz at Neuhardenberg, a large field about 70 kilometres east of Berlin, listed as a reserve airfield in the event of war. Other German experiments with JATO were aimed at assisting the launch of interceptor aircraft such as the Messerschmitt Me 262C, as the Heimatschützer special versions, usually fitted with either a version of the Walter HWK 109 509 liquid fuelled rocket engine from the Me 163 Komet program either in the extreme rear of the fuselage or semi "podded" beneath it just behind the wing's trailing edge, to assist its Junkers Jumo 004 turbojets, or a pair of specially rocket boosted BMW 003R combination jet rocket powerplants in place of the Jumo 004s, so that the Me 262C Heimatschützer interceptors could reach enemy bomber formations sooner. Two prototypes of the Heimatschützer versions of the Me 262 were built and test flown, of the three designs proposed. In contrast to the wide variety of aircraft types that the HWK designed Starthilfe modular liquid monopropellant booster designs were tested with, seeing some degree of front line use; the aforementioned solid fueled RATO booster designs from both the Schmidding and WASAG firms remained almost strictly experimental in nature, with the Schmidding 500 kg thrust solid fueled booster units intended to see service, a quartet mounted per airframe for use with the radical Bachem Ba 349 VTO rocket interceptor design in 1945, for its vertical launch needs. The strictly experimental, HWK 109 501 Starthilfe RATO system used a similar bi propellant "hot" motor to that on the Me 163B Komet rocket fighter, adding a 20 kg mass of a combination of B stoff hydrazine, mixed with "Br stoff" (ligroin hydrocarbon distillate) for a main "fuel" to the T Stoff monopropellant still destabilized with the Z Stoff permanganate for ignition as the oxidizer, tripling the 109 500's thrust figure of 4.95 kN (at 14.71 kN/1,500 kgf) with a burn of 30 second duration. Due to the "hot" system's similar risks demanding similar special fueling and handling procedures to that of the Komet's 509A rocket motor, the 109 501 seems to have remained a strictly experimental design, only being used for the test flights of the Junkers Ju 287 V1 prototype jet bomber. In early 1939, the National Academy of Sciences in the United States provided $1,000 to Theodore von Kármán and the Rocket Research Group (including Jack Parsons, Frank Malina, Edward Forman and Apollo M. O. Smith) at the Guggenheim Aeronautical Laboratory at the California Institute of Technology (GALCIT) to research rocket assisted take off of aircraft. This JATO research was the first rocket research to receive financial assistance from the U. S. government since World War I when Robert H. Goddard had an Army contract to develop solid fuel rocket weapons. In late 1941 von Kármán and his team attached several 50 pound thrust, solid fuel Aerojet JATOs to a light Ercoupe plane, and Army Captain Homer Boushey took off on test runs. On the last run they removed the propeller, attached six JATO units under the wings, and Boushey was thrust into the air for a short flight, the first American to fly by rocket power only. Both armed services used solid fuel JATO during the war. These were tested on thirty flights, but the de Havilland Ghost jet engines alone were considered powerful enough and some airlines concluded that rocket motors were impractical. Nevertheless, Sprite fittings were retained on production Comet 1s but were rendered unnecessary with subsequent engine upgrades. In the late 1950s, zero length launch experimental programs for launching fighter aircraft were carried out by the United States Air Force, the German Air Force and the Soviet Air Forces using high thrust, short burn duration booster designs of similar appearance and function. The USAF used a modified Republic F 84, designated EF 84G, which used the MGM 1 Matador cruise missile's Aerojet General–designed, 240 kN (26 short ton) thrust level solid fuel booster of two second thrust duration. The Soviet VVS used a modified MiG 19 fighter, designated SM 30, launched from a special launcher, and using a nearly identical solid fueled rocket booster design to that of the EF 84G, but of a much more powerful, 600 kN (64 short ton) thrust level. The F 100 and F 104 were also used for zero length launch experiments, with similarly powerful drop away booster units to the Soviets' SM 30 experiments. Also in the 1950s the JATO Junior was an attempt by Aerojet Engineering to introduce smaller JATO units to small commercial aircraft, but was blocked by the U. S. Navy Bureau of Aeronautics. Aerojet claimed that the smaller JATO bottle, delivering 250 pounds of thrust for 12 seconds could help a light private plane, that normally requires almost 274.32 m of runway to clear a 15.24 m high obstacle, could do the same with 91.44 m of runway with a JATO Jr unit. JATO Junior bottles mounted to the engine nacelles were briefly offered as a factory option on the Beechcraft Twin Bonanza; they were promoted not as a takeoff aid, but rather as a means to extend glide distance during a forced landing in unfavorable terrain. However, it is not known whether the bottles were ever actually installed on a production Twin Bonanza or used in any instance other than factory test flights. The Boeing 727 had provision for Aerojet JATO assist for use in "hot and high" conditions, particularly at Mexico City and La Paz. A JATO option was available for the Fairchild Swearingen Metroliner to increase take off weight while maintaining one engine inoperative climb requirements. In late 1980 the United States military operation plan Operation Credible Sport was intended to rescue hostages held by Iran using C 130 cargo planes modified with rocket engines to enable a very short take off and landing. The plan was canceled after an accident occurred during a test landing when the forward facing JATO units designed to slow the aircraft fired before the downward facing units (designed to cushion the landing) did, causing the aircraft to crash land. JATO became largely unnecessary as the take off thrust of jet engines improved and is now rarely used even when operating heavily laden from short runways or in "hot and high" conditions. It is occasionally used in exceptional circumstances, on specially equipped, mostly military, aircraft.

Городская легенда

Ракетный автомобиль JATO – городская легенда, повествующая о машине, оснащенной реактивными ускорителями JATO, которая впоследствии была найдена разбитой у подножия горы. Эта история часто приводится в качестве примера лауреата премии Дарвина; она представляется апокрифической и не имеет под собой фактических оснований. Легенда несколько раз становилась предметом изучения в телешоу Discovery Channel "Разрушители мифов". В первой попытке, в пилотном эпизоде 2003 года, команда воссоздала сцену и тягу JATO, используя коммерчески доступные любительские ракетные двигатели. Машина действительно разогналась до высокой скорости, обогнав преследовавший её вертолет, но не приблизилась к заявленным в оригинальной истории 300 милям в час (500 км/ч) и не оторвалась от земли. Миф был вновь рассмотрен в 2007 году с использованием другой конфигурации ракет в попытке заставить автомобиль взлететь; он взорвался, не достигнув конца стартовой платформы. Миф был снова изучен в 2013 году в первом эпизоде 12-го сезона "Разрушителей мифов" в честь 10-летия выхода шоу в эфир. Автомобиль Dodge Coronet 1958 года, оснащенный JATO, был использован для телевизионной рекламы на высохшем озере Эль-Мираж, чтобы продемонстрировать эффективность их тормозов "полного контакта". Реклама была показана во время шоу Лоуренса Велка в конце 1950-х годов.