Внешний топливный бак¶

Внешний топливный бак — это съёмный, подвешиваемый или сбрасываемый резервуар для топлива, устанавливаемый на летательные аппараты (самолёты, вертолёты, реже — на беспилотные летательные аппараты) для увеличения запаса топлива и, соответственно, дальности или продолжительности полёта. В отличие от внутренних (интегральных или кессон-баков), внешний топливный бак монтируется снаружи фюзеляжа или крыла, на специальных пилонах или узлах подвески. В большинстве случаев после выработки топлива бак сбрасывается для снижения массы и аэродинамического сопротивления летательного аппарата, однако существуют и несбрасываемые (подвесные) баки, остающиеся на борту на протяжении всего полёта.

¶История

Первые эксперименты по увеличению дальности полёта с помощью внешних топливных баков относятся к началу 1910-х годов. В 1917 году в России, на самолёте «Илья Муромец», устанавливались дополнительные баки на нижних крыльях. Однако массовое применение внешних баков началось в 1930-е годы, с развитием дальней авиации и истребительной авиации, нуждавшейся в увеличенном радиусе действия.

В период Второй мировой войны внешние топливные баки активно использовались всеми воюющими сторонами. Например, на истребителях P-51 Mustang и P-38 Lightning устанавливались сбрасываемые баки, что позволило им сопровождать бомбардировщики на большие расстояния. В СССР внешние баки применялись на истребителях Як-9, Ла-5 и других. После войны, с появлением реактивной авиации, внешние баки стали стандартным элементом оснащения как военных, так и гражданских самолётов.

В 1950—1960-е годы, с развитием сверхзвуковой авиации, внешние баки стали проектироваться с учётом аэродинамики: они приобрели обтекаемую форму, часто — каплевидную или цилиндрическую. В гражданской авиации внешние баки применялись реже, так как для дальних перелётов обычно хватало внутренних топливных отсеков. Однако на некоторых моделях (например, Boeing 707, Ту-114) устанавливались подвесные баки для увеличения дальности на маршрутах с ограниченными возможностями дозаправки.

¶Классификация

Внешние топливные баки классифицируются по нескольким признакам.

¶По способу сбрасывания

• Сбрасываемые — после выработки топлива бак отделяется от летательного аппарата. Это снижает массу и лобовое сопротивление, что особенно важно для истребителей и бомбардировщиков. Сброс производится с помощью пиротехнических или пневматических механизмов.
• Несбрасываемые (подвесные) — остаются на самолёте на протяжении всего полёта. Используются на самолётах, где сброс не предусмотрен конструкцией (например, на некоторых вертолётах и лёгких самолётах), или когда бак используется как дополнительный топливный отсек, не мешающий полёту.

¶По месту установки

• Подкрыльевые — крепятся к пилонам под крылом. Наиболее распространённый тип, особенно на истребителях и штурмовиках.
• Подфюзеляжные — устанавливаются под фюзеляжем, часто на центральном пилоне. Используются для увеличения запаса топлива без нарушения балансировки.
• Концевые — монтируются на законцовках крыла. Такие баки выполняют также функцию аэродинамических обтекателей и могут улучшать устойчивость самолёта. Пример — самолёт Су-27.
• Надкрыльевые — встречаются реже, обычно на лёгких самолётах и вертолётах.

¶По материалу изготовления

• Металлические — из алюминиевых сплавов или стали. Традиционный тип, прочный, но относительно тяжёлый.
• Композитные — из стекло- или углепластика. Легче металлических, но дороже. Широко применяются в современной авиации.
• Резинотканевые — мягкие баки, которые могут складываться после выработки топлива. Использовались на некоторых экспериментальных и лёгких самолётах.

¶Устройство и конструкция

Внешний топливный бак представляет собой герметичный резервуар, обычно обтекаемой формы. Основные элементы конструкции:

• Корпус — выполняется из металла или композита, имеет внутренние перегородки (нервюры) для жёсткости и предотвращения колебаний топлива.
• Заливная горловина — для заправки топливом. На некоторых баках устанавливается система централизованной заправки.
• Топливная система — включает насосы, трубопроводы, клапаны и датчики уровня топлива. Топливо из бака подаётся в основную топливную систему самолёта.
• Система наддува — для предотвращения кавитации и обеспечения подачи топлива на больших высотах. Обычно используется сжатый воздух или инертный газ (например, азот).
• Узлы крепления — пилоны или кронштейны, обеспечивающие жёсткое соединение с самолётом. На сбрасываемых баках устанавливаются замки, которые срабатывают при сбросе.
• Сбрасывающий механизм — пиротехнический (патрон) или пневматический (цилиндр) для отделения бака.

¶Применение

¶Военная авиация

Внешние топливные баки — стандартное оснащение большинства истребителей, бомбардировщиков, штурмовиков и транспортных самолётов. Они позволяют:

• Увеличить радиус действия без дозаправки в воздухе.
• Выполнять перегоночные перелёты на большие расстояния.
• Обеспечить длительное патрулирование или барражирование.
• Компенсировать недостаток внутреннего топлива при установке дополнительного вооружения или оборудования.

Примеры: истребители F-16, Су-27, МиГ-29, бомбардировщики B-52, Ту-95.

¶Гражданская авиация

В гражданской авиации внешние баки используются реже, в основном на самолётах бизнес-класса и некоторых региональных лайнерах для увеличения дальности на маршрутах с ограниченными возможностями дозаправки. Например, на самолётах Bombardier Global Express и Gulfstream G650 устанавливаются подвесные баки. На некоторых моделях вертолётов (например, Ми-8, Ка-32) внешние баки применяются для увеличения продолжительности полёта при тушении пожаров или патрулировании.

¶Беспилотные летательные аппараты

На БПЛА внешние топливные баки используются редко, так как большинство аппаратов имеют внутренние топливные отсеки. Однако на некоторых тяжёлых ударных БПЛА (например, MQ-9 Reaper) возможна установка подвесных баков для увеличения продолжительности полёта.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Увеличение дальности и продолжительности полёта — основное назначение.
• Модульность — баки можно устанавливать и снимать в зависимости от задачи, не изменяя конструкцию самолёта.
• Снижение массы после выработки — сбрасываемые баки уменьшают нагрузку и сопротивление.
• Возможность установки на самолёты с ограниченным внутренним объёмом — например, на истребители.

¶Недостатки

• Аэродинамическое сопротивление — внешние баки увеличивают лобовое сопротивление, что снижает скорость и экономичность.
• Увеличение массы — особенно на взлёте, что может ограничивать взлётную массу.
• Ограничения по манёвренности — на истребителях подвесные баки могут ухудшать манёвренные характеристики.
• Опасность при сбросе — сбрасываемые баки могут представлять опасность для людей и объектов на земле.
• Сложность заправки — на некоторых типах баков требуется специальное оборудование.

¶Интересные факты

• На самолётах-разведчиках Lockheed SR-71 Blackbird использовались внешние топливные баки, которые сбрасывались после выработки топлива, так как самолёт не имел внутренних баков достаточного объёма.
• В 1960-е годы на бомбардировщике Convair B-58 Hustler применялись сбрасываемые внешние баки, которые после выработки топлива отделялись вместе с пилонами, что уменьшало сопротивление.
• На некоторых моделях истребителей (например, F-15 Eagle) внешние баки могут использоваться как конформные — они плотно прилегают к фюзеляжу, снижая аэродинамическое сопротивление.

¶Источники

• Шавров В. Б. История конструкций самолётов в СССР. — М.: Машиностроение, 1994.
• Ландышев А. А. Авиационные топливные системы. — М.: Транспорт, 1985.
• Jane’s All the World’s Aircraft. — Jane’s Information Group, 2020.
• Техническое описание самолёта Су-27. — М.: Воениздат, 1989.
• Federal Aviation Administration. Aircraft Fuel Systems. — FAA Advisory Circular, 2018.