Введение
Воздушный маневр
Бочка – это воздушный маневр, при котором самолет совершает полный оборот одновременно вокруг продольной и поперечной осей, описывая при этом приблизительно спиральную траекторию, сохраняя первоначальное направление. Его иногда описывают как "комбинацию петли и крена". Перегрузка остается положительной (но не постоянной) на протяжении всего маневра, обычно в пределах от 2 до 3g, но не менее 0,5g. Бочку часто путают с элеронным виражом.
Этимология
Бочка получила свое название из-за того, что самолет, выполняющий этот маневр, выглядит так, будто его колеса вращаются по внутренней стенке цилиндра или воображаемой бочки, лежащей на боку. Более распространенная современная визуализация – представить самолет, летящий по горизонтальной спирали вокруг линии направления движения. Хотя сам маневр возник раньше, чем название, термин был впервые использован в 1917 году и приобрел популярность в начале 1930-х годов.
Авиация
В авиации, бочка – это высший пилотаж, при котором самолет выполняет спиральное вращение вокруг своей продольной оси, сохраняя общее направление полета, и завершает маневр, направив нос вдоль первоначальной траектории. Она выполняется путем одновременного выполнения крена и петли. Маневр включает в себя постоянное изменение углов атаки и скольжения самолета по двум или, возможно, всем трем осям. Он состоит из вращения относительно продольной оси (нос поднимается вверх, в направлении, перпендикулярном крыльям) за счет отклонения руля высоты, за которым следует отклонение элеронов для вращения самолета относительно поперечной оси. Иногда используется руль направления, чтобы облегчить вращение относительно вертикальной оси (нос отклоняется в сторону), перенося хвост через верхнюю точку. В верхней точке бочки самолет должен лететь перевернутым, нос направлен примерно под прямым углом к общей траектории полета. Самолет также набирает высоту и немного смещается от первоначальной траектории полета. Продолжая вращение в перевернутом положении, самолет снижается и возвращается на исходную траекторию полета. По завершении бочки самолет должен лететь по той же траектории и примерно на той же высоте, на которой начался маневр. Термин "бочка" часто ошибочно используется для обозначения любого крена самолета (см. крен элеронами, медленный крен или резкий крен).
История
Первоначально бочка называлась "боковым кувырком". Впервые она была выполнена в 1905 году Дэниелом Малони. Он летел на планере, принадлежавшем Джону Джозефу Монтгомери, во время показательного выступления, который поднимали воздушным шаром, а затем отпускали. Во время этого выступления Малони совершил очень резкий поворот, из-за которого крылья деформировались, выполнив маневр совершенно случайно, но вскоре за ним последовал его коллега, Дэвид Уилк, который выполнил два бочки подряд: один влево, а другой вправо. Помимо соревнований по высшему пилотажу, самолеты Boeing 367-80 и прототип Concorde выполняли бочки во время испытаний. Boeing 367-80 дважды перевернул Текс Джонстон в несанкционированном маневре во время демонстрации самолета представителям Международной ассоциации воздушного транспорта над озером Вашингтон в Сиэтле. Concorde несколько раз перевернули его летчики-испытатели, включая Жана Франчи и Брайана Уолпола. Летчик-испытатель Avro Роли Фолк выполнил бочку на Avro Vulcan во время демонстрации на авиасалоне в Фарнборо в 1955 году, при этом набирая высоту во время маневра.
Исполнение
Для выполнения идеального бочки, с точки зрения пилота, лучше всего представить это как переворот вокруг точки на горизонте, отклоненной на 45 градусов от курса полета. Начиная с горизонтального полета, пилот обычно выбирает такую точку на горизонте в качестве ориентира – обычно между носом самолета и кончиком крыла, в поле зрения из бокового окна (если оно есть). Эта точка может быть любым заметным объектом в этой области, например, отдаленным озером, вершиной горы или облаком. Затем пилот слегка оттягивает штурвал, переводя самолет в небольшой набор высоты. Когда нос самолета пересекает горизонт, пилот начинает отклонять элероны, плавно перемещая штурвал вправо или влево. По мере переворота самолет будет продолжать тангаж в направлении вектора подъемной силы. Пилоту необходимо тщательно контролировать скорость вращения, удерживая нос на 45 градусов от выбранной точки на горизонте, описывая вокруг нее круг. Некоторым самолетам может потребоваться использование руля направления, в то время как большинству мощных самолетов достаточно управления элеронами и рулем высоты. Когда самолет перевернется на 90 градусов и крылья станут вертикальными, нос должен быть под углом примерно 45 градусов непосредственно над точкой ориентира. Продолжая переворот в перевернутое положение, самолет начнет выходить на горизонтальный полет, и горизонт будет казаться поднимающимся навстречу носу. В полностью перевернутом положении самолет должен быть выровнен, а нос по-прежнему отклонен на 45 градусов в сторону от точки ориентира, что соответствует отклонению на 90 градусов от первоначального курса. Когда нос опустится за горизонт, пилоту может потребоваться уменьшить давление на руль высоты, чтобы избежать потери высоты, компенсируя силу тяжести и уменьшение подъемной силы. Сохраняя нос на 45 градусов от точки ориентира, самолет должен выйти в горизонтальный полет по тому же курсу и на той же высоте, с которой начался маневр. При правильном выполнении точка ориентира должна казаться относительно неподвижной по отношению к самолету, в то время как горизонт будет вращаться вокруг нее.
Военное нападение
В воздушном бою, исторически известном как "собачья схватка", термин "бочка" может относиться к одному из множества маневров. Эти маневры часто называют просто "бочками", но многие из них относятся к категории "вытесняющих кувырков".
Варел
Термин "бочка" сам по себе чаще всего относится к спиральному вращению вокруг прямой траектории полета, целью которого является снижение относительной скорости движения вперед (продольного перемещения) самолета. Это может помочь обороняющемуся самолету заставить атакующего, который обычно находится позади, вылететь вперед, что называется "перелетом". Это также может помочь атакующему предотвратить "перелет". Часто это вынуждает оба самолета продолжать серию вращений, известных как маневр "руля ножниц". Бочка также часто используется для проверки слепых зон, сохраняя при этом устойчивый курс полета.
Ножницы для валяния
Катающиеся ножницы, также называемые вертикальными ножницами или просто "кувырками", обычно нежелательны для обоих самолетов – атакующего и обороняющегося. Преимущество обычно на стороне самолета с более высокой скороподъемностью, особенно при прохождении виража с опусканием носа к верхней и нижней точкам. Правильное управление вектором тяги во время маневра критически важно, чтобы не вырваться вперед относительно противника. Существует множество оптических иллюзий, затрудняющих пилоту определение взаимного расположения, и ошибки случаются легко. Получить удобную позицию для стрельбы во время кувырков крайне сложно. Если отношение тяги к весу самолета меньше единицы, каждый последующий кувырок будет ниже предыдущего, и пилоты могут быстро оказаться на уровне земли. Любое преимущество обычно теряет первый пилот, пытающийся выйти из маневра.
Высоко-g рулон ствола
Высокоперегруженный бочка – это крайняя защитная маневр, выполняемый, когда атакующий достиг оптимальной позиции для открытия огня. Маневр выполняется на очень близком расстоянии, и бочка, выполненная обороняющимся, может спровоцировать атакующего на пролет мимо. Маневр начинается с уменьшения тяги, выпуска тормозных щитков или резкого поворота, чтобы вынудить атакующего к пролету. Затем маневр выполняется путем приложения избыточного усилия на руль высоты и резкого отклонения руля направления во время выполнения бочки, чтобы помочь в ее завершении. Резкое изменение относительной скорости может заставить неожиданного атакующего вылететь перед обороняющимся. В зависимости от ситуации, высокоперегруженную бочку можно выполнить "через верх", начав бочку как обычную. Бочку также можно выполнить "снизу", выполнив полубочку в перевернутое положение и начав бочку, находясь в перевернутом положении.
Сдвижная валка
Существует множество маневров, которые можно описать как роли с перемещением. Роль с перемещением – это бочка, которая смещает самолет вбок, отклоняя его от расчетной траектории полета и выводя на новую траекторию. В зависимости от способа выполнения, роль с перемещением может обеспечить смещение в сторону на параллельную траекторию, или более резкие роли могут быть использованы для уменьшения радиуса разворота. Переводя истребитель больше в вертикальную плоскость, пилот может использовать гравитацию для повышения маневренности самолета при выполнении поворотов. В вертикальных или косых геометрических плоскостях поворот будет значительно медленнее в верхней точке, а радиус разворота – значительно меньше. И наоборот, радиус разворота будет значительно больше в нижней точке поворота, но скорость разворота – выше. Роли с перемещением в полной мере используют эту помощь, обеспечиваемую гравитацией. Переводя истребитель больше в вертикальную плоскость, пилот может контролировать скорость крена и рыскания, чтобы резко уменьшить радиус разворота, помогая атакующему избежать перелета и оставаться внутри разворота обороняющегося. Такой маневр, также называемый "rollaway" (уход с линии атаки), использует геометрию трех измерений, выполняя полубочку в перевернутое положение, а затем вторую половину петли с минимальным креном, сохраняя вектор подъемной силы направленным на противника, пока самолет меняет направление.
Рулон для навеса
Канопийный ролик – это простейшая форма ролика смещения. Ролик используется для обеспечения бокового смещения при сохранении первоначального курса. Маневр начинается как обычный бочковой вираж, но когда самолет почти перевернут, пилот устанавливает рули высоты и элероны близко к нейтральному положению. Это, называемое "разгрузкой", позволяет перевернутому самолету на мгновение лететь по довольно прямой дуге. Когда пилот достигает достаточного бокового смещения, он продолжает выполнение второй половины бочкового виража. Этот тип ролика называется канопийным, поскольку он часто используется для быстрого изменения позиции самолета, перекатываясь над другим самолетом и выходя на другую сторону. Канопийные ролики часто применяются в воздушном бою для смещения атакующего относительно траектории полета обороняющегося. Атакующему, преследующему обороняющегося внутри его виража, может потребоваться сместить самолет наружу, чтобы избежать сближения. Аналогично, если атакующий преследует более маневренного обороняющегося снаружи его виража, он может оказаться не в состоянии поднять нос в удобное положение для стрельбы. Используя канопийный ролик, атакующий может сместить самолет в сторону от траектории полета обороняющегося. Это приведет к пересечению траекторий обоих самолетов, используя геометрию для изменения прицеливания атакующего. Канопийные ролики часто используются атакующим, когда обороняющийся меняет направление виража, позволяя атакующему следовать за изменением направления, сохраняя при этом правильное относительное положение. В фильме 1966 года "Голубой Макс", посвященном воздушным боям Первой мировой войны, показан канопийный ролик, выполняемый одним из пилотов немецких Luftstreitkräfte (персонажи Бруно Штахеля и Вилли фон Клюгерманна), оба на истребителях Fokker Dr. I, непосредственно перед трагической сценой "безрассудного" полета под мостом.
Промежуточный вал
Задержка крена с отставанием, или "лаг-крен", помогает улучшить позицию для открытия огня атакующего самолета и увеличить дальность. Атакующий выполняет крен во время резкой, маневренной погони, одновременно кренясь вверх и отклоняясь от поворота. Обычно выполняемый немного медленнее, чем обычный крен с перемещением, атакующий добивается необходимого уменьшения радиуса поворота на, или чуть за пределами траектории поворота обороняющегося. По завершении крена, когда вектор подъемной силы самолета направлен прямо на противника, пилот тянет штурвал на себя, возвращаясь в поворот с возможностью занять более выгодную позицию для стрельбы.
Атака с помощью валяния ствола
Атака с бочкой – это военный маневр, улучшающий наступательную позицию атакующего и предотвращающий его уход за цель. В этом маневре обороняющийся уходит в сторону, а атакующий выполняет бочку в противоположном направлении. Атакующий сильнее отклоняет штурвал назад, чем при обычной бочке, выполняя более узкую петлю, чем просто кувырок. Это трехмерный эквивалент поворота на 90 градусов, и атакующий завершает петлю, пройдя три четверти оборота, с носом, направленным вдоль траектории полета обороняющегося. Маневр выполняется, когда уход за цель неизбежен и не может быть исправлен обычным корректирующим кувырком. Гораздо более агрессивный, чем обычный корректирующий кувырок, маневр начинается с небольшого крена в сторону ухода обороняющегося, а затем резкого набора высоты. Примерно на 30 градусах от горизонта пилот начинает бочку в сторону, противоположную уходу обороняющегося, прикладывая больше усилия на руль высоты, чем на элероны. В перевернутом положении пилот использует помощь гравитации в сочетании с рулевым управлением, чтобы выровнять фюзеляжи обоих самолетов. Когда нос пересекает горизонт, пилот выравнивает вектор подъемной силы перед траекторией обороняющегося, чтобы вернуть истребитель в правильную геометрическую плоскость, внутрь его виража. Кувырок с использованием руля направления – это базовый маневр, используемый ракетами класса «воздух-воздух» и «земля-воздух» для внесения корректив в курс полета, часто придавая им непредсказуемую траекторию, колеблющуюся вокруг траектории цели.