Паровая катапульта: устройство и применение¶

Паровая катапульта — устройство для запуска летательных аппаратов с палубы авианесущего корабля, использующее энергию сжатого пара для разгона самолёта до взлётной скорости на ограниченном пространстве. Относится к классу паровых машин двойного действия и применяется преимущественно на авианосцах с ядерной или обычной силовой установкой.

¶Устройство и принцип действия

Основными элементами паровой катапульты являются:

• Пароаккумуляторы — цилиндрические ёмкости, в которых накапливается пар под высоким давлением (около 40–60 атмосфер), поступающий от главной энергетической установки корабля.
• Стартовые цилиндры — два параллельных цилиндра, расположенных под взлётной палубой. Внутри каждого движется поршень, соединённый с челноком (ползуном).
• Челнок — массивная каретка, выступающая над палубой через продольную щель. К челноку крепится носовая стойка шасси самолёта при помощи троса-фала.
• Система клапанов — управляет подачей пара в цилиндры, обеспечивая резкое нарастание давления для разгона и последующее торможение поршня.
• Тормозное устройство — гидравлические или механические системы, гасящие энергию поршня в конце хода.
• Щит-отражатель — поднимается позади самолёта для защиты палубы и персонала от реактивной струи.

Принцип работы: пар из аккумуляторов подаётся в один из цилиндров, создавая давление на поршень. Челнок, связанный с поршнем, разгоняет самолёт по направляющей дорожке длиной 70–100 метров. В конце хода клапаны перекрываются, и поршень тормозится, а челнок возвращается в исходное положение для следующего запуска. Цикл занимает около 30–60 секунд.

¶История

Первые паровые катапульты появились в середине XX века. До этого применялись гидравлические и пороховые устройства, которые не могли обеспечить запуск тяжёлых реактивных самолётов. В 1950 году британский инженер Колин Митчелл разработал конструкцию паровой катапульты, которая была установлена на авианосце HMS Perseus. Успешные испытания позволили внедрить систему на кораблях ВМС США и Великобритании.

С 1954 года паровые катапульты стали стандартным оборудованием американских авианосцев типа «Форрестол» и последующих. Советский Союз также разрабатывал паровые катапульты для перспективных авианосцев, однако серийно они не применялись — на тяжёлых авианесущих крейсерах проекта 1143.5 использовался трамплинный взлёт.

¶Применение

Паровая катапульта обеспечивает взлёт самолётов с большой взлётной массой — до 30–35 тонн — при скорости разгона до 250–300 км/ч. Это позволяет поднимать в воздух тяжёлые истребители, самолёты дальнего радиолокационного обнаружения и противолодочные машины, которые не могут взлетать с трамплина самостоятельно.

Катапульты размещаются на угловой взлётной палубе авианосцев, обычно по две-четыре штуки. Управление осуществляется с поста стартового офицера, который синхронизирует подачу пара с работой двигателей самолёта. Для каждого типа летательного аппарата устанавливается определённое давление пара, зависящее от массы и требуемого ускорения.

Помимо авианосцев, паровые катапульты применялись на некоторых экспериментальных кораблях и наземных испытательных стендах для отработки систем взлёта.

¶Преимущества и недостатки

К преимуществам паровых катапульт относятся высокая мощность, надёжность и возможность регулировки усилия. Они проверены десятилетиями эксплуатации и обеспечивают взлёт практически всех типов палубной авиации.

Недостатки связаны с большим расходом пара: для одного запуска требуется несколько тонн пара, что снижает энергоресурс корабля и ограничивает скорость повторных запусков. Кроме того, система громоздка, требует регулярного обслуживания и создаёт значительные тепловые нагрузки. С 2010-х годов на новейших американских авианосцах типа «Джеральд Форд» паровые катапульты заменяются электромагнитными, которые лишены этих недостатков.

¶См. также

• Электромагнитная катапульта
• Трамплин (авиация)
• Авианосец