Это ещё братья Райт знали вообще-то. Ведь их аппараты могли взлетать только при наличии хорошего встречного ветра. А если ветра нет? Значит, надо придать самолёту ускорение с помощью специального технического устройства. Употребляли ли они слово "катапульта", я не знаю, но это была именно она.
Груз весом в 500 кг сбрасывали с высоты 5 метров и через систему блоков он приводил в движение тележку, на которой находился самолёт. Пятнадцати метров разбега было вполне достаточно. При этом братья, не представляя ещё, каких мощностей достигнут авиадвигатели, считали, что и в будущем взлёт самолётов будет происходить с помощью подобных ускорителей.
Но уже в скором времени аппараты на надувных колёсах получили двигатели такой мощности, что могли взлететь самостоятельно. Казалось бы, идею авиакатапульт можно сдать в утиль, но возникла необходимость в корабельной авиации, а тут с разбегом особенно не разгуляешься.
Первоначально самолёты на поплавках размещали на так называемых авиатранспортах. Кранами их спускали на воду и разбег происходил с неё. Но дело это не быстрое, к тому же самолёты было желательно иметь и на боевых кораблях. Пока они были совсем уж утлыми, для них устраивали настил на артиллерийских башнях, длины которого хватало для разбега.
Но вес самолётов возрастал и пришлось вернуться к идее катапульты. Установленная на отдельной вращающейся станине, она позволяла запускать самолёт в нужном направлении.
На нашем флоте они были установлены в частности на линкоре "Парижская Коммуна" и крейсере "Красный Кавказ". Катапультное подразделение на кораблях получило обозначение "Боевая часть-6" (БЧ-6).
Тут уже никаких падающих грузов не применялось. Для разгона стартовых тележек применялся сжатый воздух или энергия пороховых газов. Уже в 20-е годы самолет массой 3,4 т стали разгонять до 100 км/ч на расстоянии в 17 м.
Однако понимание необходимости специальных кораблей с большим количеством самолётов настойчиво прокладывало себе путь. Катапульты на двух первых серийных американских авианосцах «Лексингтон» и «Саратога» представляли собой шеститонный маховик, раскручиваемый электромоторами. С помощью фрикционной передачи он мог передать разгонному механизму энергию, достаточную для разгона самолёта весом в 4,5 тонны до скорости 90 км/час.
Однако их часто заклинивало, да и мощность авиамоторов всё возрастала. Менялись и размеры авианосцев. Длины полётной палубы стало хватать для взлёта истребителей без всяких катапульт. Однако более тяжёлые самолёты всё же требовали дополнительного ускорения. От стартовых тележек к тому времени отказались, самолёты взлетали на своих колёсах.
Специальное устройство, челнок, крепилось к носовой стойке шасси. Оно было связано с поршнем, перемещавшимся в цилиндре под палубой под воздействием опять же сжатого воздуха или пороховых газов. Со временем они оказались не в состоянии обеспечивать необходимую мощность и были заменены гидравликой.
Однако кое-где пороховые катапульты сохранились. Они располагались не на полётной палубе, а в ангарах. В случае необходимости взлёта самолётов в кратчайший срок, например, при атаке противника, они выстреливались с этих катапульт прямо в проёмы в борту.
Но и гидрокатапульты достигли своего потолка по мощности, меж тем вес самолётов всё увеличивался. К тому же, в 1954 году на американском авианосце «Бенингтон» разрушился механизм гидравлической катапульты, вытекшая гидравлическая жидкость загорелась от реактивной струи взлетавшего самолёта, что привело к взрыву механизма катапульты и вторичным взрывам на корабле; 103 моряка погибли и более двухсот были ранены.
К этому времени англичане уже применяли паровые катапульты, более безопасные и мощные. Вскоре они стали использоваться на всех флотах.
Все наверно обратили внимание, что за взлетающим самолётом бежит дорожка пара. Почему это происходит? Дело в том, что в паровом цилиндре, расположенном под палубой вдоль всей длины сделана прорезь, сквозь которую проходит вертикальный шток, соединяющий поршень с челноком, разгоняющим самолёт. Вот его видно в нижней части снимка, он соединён со стойкой шасси тягой, которая на финишном участке разбега автоматически с ним рассоединится.
Так вот, всё это устройство герметизируется, однако некоторое количество пара всё же прорывается. Да и то сказать, рабочее давление пара в катапульте С-13 достигает 70 атмосфер. Пар, вырабатываемый котлами, аккумулируется в специальном резервуаре, в момент старта через быстрозапорный клапан он подаётся в рабочий цилиндр по паропроводу . Или в два параллельных цилиндра, как в упомянутой катапульте. Каждый поршень весом по 2722 кг имеет диаметр 45,7 см. Пробег челнока составляет 94,5 м. На этом расстоянии катапульта С-13-1 способна разогнать самолет F-14A «Томкэт» весом в 33 тонны до скорости 247 км/ч.
Вот видны эти цилиндры, прорези в них и скользящие по ним колодки, соединённые друг с другом.
Учитывая вес поршней и других подвижных составляющих механизма, имеется и специальное гидротормозное устройство, которое должно остановить всю эту массу на расстоянии всего 1,5 метра.
Есть у этих катапульт и недостатки. За одну лётную смену каждая потребляет до 80 тонн пресной воды, которую ещё нужно наварить в опреснителях. А кпд их составляет всего 4-6%. Они занимают очень много места, а каждая из четырёх весит 2800 тонн. Вырывающийся пар снижает видимость, особенно при низких темературах
А при отрицательных начинает образовываться лёд, который надо удалять. Всё устройство непрерывно требует щедрой смазки, вобщем, обслуге катапульт в зелёных жилетках не позавидуешь.
Есть ли альтернатива? Она всегда есть, другое дело, как идею воплотить в металл. Чтобы решить этот вопрос, ВМС США разрабатывают электромагнитную авиационную пусковую установку, в которой самолет вместо паровых поршней будет разгоняться линейным индукционным двигателем (ЛИД). Как вагоны монорельса, например.
Однако как получить необходимую мощность в короткий срок, сравнимую с необходимой для того, чтобы закинуть легковую машину на 15 километров? Выход в создании специальных накопителлей для каждой из катапульт. По команде электроэнергия поступит к ЛИД, в процессе разгона сегменты обмотки позади самолета будут отключаться, а впереди самолета — подключаться. Это поможет сэкономить энергию, а главное — точнее управлять разгоном. В конце разгона тележку будет останавливать не гидротормоз, как в паровой системе, а электрические силы.
Ещё про авианосцы:
Цветовая дифференциация штанов на палубе авианосца
Авианосцы на воздушной подушке
Как русские гидросамолёты брали на абордаж вражеские суда
.............................................................................................................................
Полный каталог статей журнала здесь