Введение

Устройство, используемое для запуска воздушных судов с кораблей.

Воздушный катапульт – это устройство, предназначенное для обеспечения взлета самолетов на ограниченной дистанции, как правило, с палубы судна. Они также могут устанавливаться на наземных взлетно-посадочных полосах, хотя это встречается редко. Обычно они используются на авианосцах в качестве средства вспомогательного взлета. Катапульта, используемая на авианосцах, состоит из направляющей (трека или слота), встроенной в летную палубу, под которой расположен большой поршень или шаттл, соединенный через направляющую с носовой стойкой шасси самолета, либо, в некоторых случаях, стальным тросом, называемым катапульным кронштейном, прикрепленным к самолету и шаттлу катапульты. Ранее использовались и другие конструкции, например, установка пусковой тележки с гидросамолетом на прочную балочную конструкцию, размещенную на палубе военного или торгового судна, однако большинство катапульт основаны на принципе скользящей направляющей. Для приведения катапульты в действие использовались различные методы, такие как вес и стрела, порох, маховик, давление воздуха, гидравлический и паровой приводы, а также твердотопливные ракетные ускорители. ВМС США разрабатывают электромагнитные системы запуска воздушных судов в рамках строительства новых авианосцев.

Исторически наиболее часто катапультировали гидросамолеты, что позволяло им садиться на воду вблизи судна и подниматься на борт. Однако во время Второй мировой войны (до появления эскортных авианосцев) обычные истребители (в частности, Hawker Hurricane) иногда катапультировались с торговых судов, оборудованных катапультами (CAM), для отражения атак вражеских самолетов, вынуждая пилота либо перенаправляться на наземный аэродром, либо катапультироваться или совершать вынужденную посадку в воду рядом с конвоем и ждать спасения.

Первый зарегистрированный полет с использованием катапульты

Пионер авиации и секретарь Смитсоновского института Сэмюэл Лэнгли использовал пружинную катапульту для запуска своих успешных летающих моделей и своего неудачного «Аэродрома» 1903 года. Подобным образом, братья Райт, начиная с 1904 года, использовали катапульту, устроенную по принципу противовеса и стрелы, чтобы помочь своим ранним самолетам взлететь на короткой дистанции. 31 июля 1912 года Теодор Гордон Эллисон стал первым человеком, запущенным с катапультной системы ВМС США. ВМС совершенствовали систему катапульты, работающую на сжатом воздухе, и установили её на доке «Санти» в Аннаполисе, штат Мэриленд. Первая попытка едва не стоила жизни лейтенанту Эллисону, когда самолет оторвался от рампы с поднятым носом и попал под боковой ветер, который сбросил его в воду. Эллисон смог выбраться из обломков невредимым. 12 ноября 1912 года лейтенант Эллисон вошел в историю как первый, совершивший успешный запуск с катапульты ВМС, с неподвижной угольной баржи. 5 ноября 1915 года лейтенант-коммандер Генри С. Мастин совершил первый запуск с катапульты с корабля, идущего ходом.

Сроки подачи заявки

Особенности Первое появление Первая демонстрация на Первый авианосец, на котором была установлена Ввод в эксплуатацию ПримечанияМорская катапульта 1915 Северная Каролина USS Langley – сжатый воздух Lexington – маховик – гидравлическая 192219271934 Лейтенант-коммандер Генри Мастин совершил первый успешный запуск 5 ноября 1915 года.Паровая катапульта 1950 Hancock 1954 Была добавлена на "Ханкок" во время модернизации SCB 27C в 1953 году. EMALS 2010 Лейкхёрст, аэродром Максфилд Gerald R. Ford 2017

Междувоенное время и Вторая мировая война

ВМС США экспериментировали с другими источниками энергии и моделями, включая катапульты, использующие порох и различные конструкции маховиков. 14 декабря 1924 года наблюдательный самолет Martin MO 1, пилотируемый лейтенантом Л. К. Хейденом, был запущен с Лэнгли с помощью катапульты, работающей на пороховом заряде. После этого запуска данный метод стал использоваться как на крейсерах, так и на линкорах. К 1929 году немецкие океанские лайнеры SS Bremen и Europa были оснащены катапультами сжатого воздуха, разработанными авиационной фирмой Heinkel из Ростока, а в первой половине 1930-х годов велась работа по организации катапультной воздушной почты через Южную Атлантику с использованием двухмоторных летающих лодок Dornier Wal. Вплоть до и во время Второй мировой войны большинство катапульт на авианосцах были гидравлическими. Однако катапульты ВМС США на надводных кораблях приводились в действие взрывчатыми зарядами, аналогичными используемым в артиллерии. Некоторые авианосцы были построены до и во время Второй мировой войны с катапультами, расположенными на ангарной палубе и стреляющими поперек корабля, но они были непопулярны из-за малого разбега, низкого просвета ангарной палубы, невозможности суммировать скорость корабля и скорость самолета при взлете, а также меньшей высоты над водой (что оставляло пилотам крайне мало запаса прочности в первые моменты полета). Они использовались преимущественно в экспериментальных целях, и их применение было полностью прекращено во второй половине войны. Находясь в плену в замке Колдиц во время войны, британские военнопленные разработали план побега, используя падающую ванну, наполненную тяжелыми камнями и булыжниками, в качестве движущей силы катапульты для запуска планера Colditz Cock с крыши замка. Наземные ракеты V-1 обычно разгонялись по наклонному пусковому пандусу с помощью аппарата, известного как Dampferzeuger («генератор пара»).

Паровая катапульт

После Второй мировой войны Королевский флот разрабатывал новую систему катапульты для своего флота авианосцев. Командир С. С. Митчелл, RNV, рекомендовал систему на основе пара с использованием цилиндра с прорезью как эффективное и действенное средство для запуска самолетов нового поколения. Испытания, проводившиеся с 1950 года пилотами, такими как Эрик "Винкл" Браун, показали ее эффективность. В середине 1950-х годов военно-морские силы ввели паровые катапульты, способные запускать более тяжелые реактивные истребители. Также рассматривались катапульты с пороховым двигателем, которые были бы достаточно мощными, но создавали бы значительно большие нагрузки на конструкции самолетов и могли быть непригодны для длительной эксплуатации.

Тип | Общая длина | Ход | Мощность | Авианосцы
---|---|---|---|---
BS 4151 | 46 м (151 фут) | - | - | HMS Ark Royal (2 катапульты)
C 11 и C 11 1 | 69 м (225 футов) | 64 м (211 футов) | на 136 узлах; на 108 узлах | Модификации SCB 27C, Coral Sea, носовые установки на Midway и Franklin D. Roosevelt, установки в средней части на Forrestal и Saratoga
C 11 2 | 49 м (162 футов) | 46 м (150 футов) | - | Катапульты в средней части на USS Midway и USS Franklin D. Roosevelt
C 7 | 84 м (276 футов) | 77 м (253 футов) | на 148,5 узлах; на 116 узлах | Ranger, Independence, носовые установки на USS Forrestal и USS Saratoga
C 13 | 81 м (265 футов) | 76 м (250 футов) | на 139 узлах | USS Midway после модернизации SCB 101.66, Enterprise
C 13 1 | 99 м (325 футов) | 94 м (310 футов) | на 140 узлах | Одна установка на America и John F. Kennedy, все на Nimitz, Dwight D. Eisenhower, Carl Vinson и Theodore Roosevelt
C 13 2 | 99 м (325 футов) | 93 м (306 футов) | - | Abraham Lincoln, George Washington, John C. Stennis, Harry S. Truman
C 13 3 | 80 м (261 фут) | 75 м (246 футов) | на 140 узлах | Французский авианосец Charles de Gaulle

Захватчики с подвесными ребрами

Выступающие угловые рампы (Van Velm Bridle Arresters или рога) на концах катапульт на некоторых авианосцах использовались для захвата зацепов (соединителей между катапульным шаттлом и фюзеляжем самолета) для повторного использования. К шаттлу крепились небольшие тросы, которые удерживали зацеп и направляли его вниз по угловой рампе, оттягивая от самолета, чтобы избежать повреждения нижней части фюзеляжа. Затем зацеп захватывался сетями, расположенными рядом с рампой. Зацепы не использовались на самолетах ВМС США с конца холодной войны, и все американские авианосцы, введенные в строй после этого, не оснащались этими рампой. Последним американским авианосцем, имевшим систему захвата зацепов, был USS Carl Vinson; начиная с USS Theodore Roosevelt, рампы были исключены из конструкции. В ходе капитального ремонта и дозаправки в конце 1990-х – начале 2000-х годов системы захвата зацепов были демонтированы с первых трех авианосцев. USS Enterprise был последним оперативным авианосцем ВМС США, сохранившим рампы до вывода из эксплуатации в 2012 году. Как и американские авианосцы, французский авианосец "Шарль де Голль" не оснащен системами захвата зацепов, поскольку современные самолеты, базирующиеся на нем, используют те же системы запуска, что и в ВМС США. Благодаря этой взаимной совместимости американские самолеты могут катапультироваться и садиться на "Шарль де Голль", а французские военно-морские самолеты – использовать катапульты американских авианосцев. Когда на борту "Шарля де Голля" эксплуатировался Super Étendard, его зацепы использовались только один раз, поскольку их никогда не улавливали системы захвата. Французские авианосцы Clemenceau и Foch также были оснащены системами захвата зацепов, но не для Super Étendard, а исключительно для захвата и возврата зацепов самолетов Vought F 8 Crusader.

Электромагнитная катапульт

Размер и численность персонала, необходимые для паровых катапульт, ограничивают их возможности. Более новым подходом является электромагнитная катапульта, такая как электромагнитная система запуска самолетов (EMALS), разработанная компанией General Atomics. Электромагнитные катапульты оказывают меньшее воздействие на самолет и обеспечивают более точное управление во время запуска, позволяя осуществлять плавное и непрерывное ускорение. Также ожидается, что электромагнитные катапульты потребуют значительно меньше обслуживания благодаря использованию твердотельных компонентов. Эксперименты с линейными индукционными двигателями проводились и ранее, например, система Westinghouse Electropult в 1945 году. Однако в начале XXI века военно-морские флоты вновь начали экспериментировать с катапультами, работающими на линейных индукционных двигателях и электромагнитах. Электромагнитная катапульта была бы более энергоэффективной на атомных авианосцах и снизила бы некоторые риски, связанные с использованием пара под давлением. На кораблях с газотурбинными установками электромагнитная катапульта устранила бы необходимость в отдельном паровом котле для выработки пара для катапульты. Авианосцы ВМС США и авианосец типа 003 ВМС НОАК были спроектированы с использованием электромагнитных катапульт.

Гражданское использование

С 1929 года немецкие лайнеры Norddeutscher Lloyd были оснащены катапультами с воздушным приводом, разработанными Heinkel Flugzeugwerke для запуска почтовых самолетов. Эти корабли обслуживали маршрут между Германией и Соединенными Штатами. Самолет, перевозивший почтовые мешки, запускался в качестве почтового тендера, пока корабль находился в нескольких сотнях миль от пункта назначения, тем самым ускоряя доставку почты примерно на один день. Первоначально использовались самолеты Heinkel He 12, прежде чем они были заменены Junkers Ju 46, которые, в свою очередь, были заменены Vought V 85G. Немецкая авиакомпания Lufthansa впоследствии использовала специальные катапультирующие корабли , , Ostmark и Friesenland для запуска более крупных Dornier Do J Wal (кит), Dornier Do 18 и Dornier Do 26 летающих лодок на южноатлантическом воздушном почтовом маршруте из Штутгарта, Германия, в Натал, Бразилия. В ходе ознакомительных полетов в 1933 году и регулярного сообщения, начавшегося в феврале 1934 года, самолеты Wal совершали трансокеанский участок маршрута между Батерстом (Гамбия, Западная Африка) и Фернанду-ди-Норонья (островная группа у берегов Южной Америки). Первоначально предусматривалась дозаправка в открытом океане. Летающая лодка садилась на воду, поднималась на борт краном, заправлялась и затем запускалась катапультой обратно в воздух. Однако посадка на большие океанские волны часто приводила к повреждению корпуса летающих лодок. С сентября 1934 года Lufthansa имела судно поддержки на каждом конце трансокеанского участка, обеспечивающее радио-навигационные сигналы и катапультирование после вывоза самолетов в море на ночь. С апреля 1935 года самолеты Wal запускались непосредственно с берега и пролетали все расстояние через океан. Это стало возможным, поскольку летающие лодки могли перевозить больше топлива, не взлетая с воды самостоятельно, и сократить время доставки почты из Германии в Бразилию с четырех дней до трех. С 1936 по 1938 год на маршруте Северной Атлантики в Нью-Йорк проводились испытания, в том числе с летающей лодкой Blohm & Voss Ha 139. Schwabenland также использовался в антарктической экспедиции 1938/39 годов с основной целью поиска района для немецкой китобойной станции, в ходе которой самолеты Wal, запускаемые с катапульты, обследовали территорию, впоследствии заявленную Германией как Новая Швабия. В 1939 году все катапультирующие корабли Lufthansa были переданы Люфтваффе и использовались в качестве гидросамолетных тендеров во время Второй мировой войны вместе с тремя катапультирующими кораблями, построенными для военных нужд. После Второй мировой войны британская китобойная компания United Whalers также ненадолго эксплуатировала амфибийные самолеты Supermarine Walrus. Действуя в Антарктике, они запускались с заводского судна FF Balaena, которое было оснащено бывшей военно-морской авиационной катапультой.

Альтернативы катапультам

Китайские, индийские и российские военно-морские силы используют обычные самолеты с авианосцев, способных к "короткому взлету, но с торможением при посадке" (STOBAR). Вместо катапульты они используют трамплин для помощи самолетам во взлете с положительной скоростью набора высоты. Самолеты, базирующиеся на таких авианосцах, как J-15, МиГ-29К и Су-33, полагаются на собственные двигатели для разгона до скорости полета. В результате им приходится взлетать с уменьшенной загрузкой топлива и вооружения. Все остальные военно-морские силы, имеющие авианосцы, используют самолеты с коротким взлетом и вертикальной посадкой (STOVL), такие как вариант B самолета Lockheed Martin F-35 Lightning II, BAE Sea Harrier и AV-8B Harrier II. Эти самолеты могут взлетать вертикально с небольшой нагрузкой или использовать трамплин для помощи при разбеге взлета с большей нагрузкой. Авианосцы STOVL менее затратны и, как правило, меньше по размеру, чем авианосцы CATOBAR. Британские авианосцы типа Queen Elizabeth были построены для использования самолетов STOVL из-за ожидаемой стоимости электромагнитной катапульты; они не располагают средствами для выработки пара для традиционной паровой катапульты.