Một máy bay phản lực nâng là một động cơ phản lực góc cạnh để cung cấp một máy bay với aerostatic (tức là không đòi hỏi phải có sự chuyển động của không khí qua một airfoil ) lift , thay vì (hoặc bổ sung cho) lực đẩy. Trên máy bay cánh cố định, máy bay phản lực nâng có thể được lắp đặt làm động cơ phụ, với một động cơ riêng biệt để cung cấp lực đẩy về phía trước, hoặc như trong máy bay phản lực nhảy Harrier , có thể được lắp đặt vectơ trong chuyến bay để cung cấp cả hai.
Máy bay phản lực thang máy lần đầu tiên được thiết kế bởi các kỹ sư Đức trong Thế chiến thứ hai , nhưng không có máy bay nào đi vào hoạt động. Nhiều quốc gia đã có các chương trình thử nghiệm liên quan đến động cơ như vậy vào đầu những năm 1950: một ví dụ điển hình là giàn đo lực đẩy Rolls-Royce]] (TMR), có biệt danh là "Sân bay", lấy lực nâng chỉ từ lực đẩy của động cơ. Máy bay phản lực nâng chuyên dụng ban đầu là Rolls-Royce RB.108 , được chạy lần đầu tiên vào năm 1955.
Vào đầu những năm 1960, cả Liên Xô và các quốc gia phương Tây đều coi khả năng có động cơ thang máy như một cách cung cấp khả năng STOL hoặc thậm chí là VTOL để chống lại máy bay. Liên Xô đã tiến hành thử nghiệm song song các phiên bản máy bay chiến đấu sử dụng cánh hình học thay đổi và máy bay phản lực nâng (kết quả trở thành Mikoyan MiG-23 và Sukhoi Su-24 ). Các vấn đề với động cơ thang máy phụ là tiêu thụ nhiên liệu cao, trọng lượng tăng thêm (đơn giản là trọng lượng chết khi động cơ không cần thiết để nâng) và chiếm thể tích thân máy bay có thể được sử dụng cho nhiên liệu hoặc các hệ thống khác. Liên Xô quyết định rằng các cánh có hình dạng thay đổi mang lại lợi thế tương đương về hiệu suất cất cánh mà không bị phạt nhiều.
Một trong số ít máy bay quân sự hoạt động có động cơ nâng phụ là Yakovlev Yak-38 của Liên Xô , một máy bay chiến đấu VTOL được sử dụng bởi các tàu sân bay nhỏ của AVMF , vốn không đủ lớn để hỗ trợ các máy bay cánh cố định thông thường. Yak-38 tỏ ra đáng thất vọng trong hoạt động vì hầu hết các lý do trên, nó có trọng tải và tầm bay hạn chế cũng như khả năng xử lý kém.
Một giải pháp thay thế mới cho phản lực nâng cho lực đẩy thẳng đứng phụ trợ được sử dụng bởi phiên bản STOVL Lockheed F-35B của Máy bay tiêm kích tấn công chung của Hoa Kỳ. Loại này không có động cơ nâng phản lực mà là quạt nâng trung tâm được cung cấp năng lượng từ động cơ chính thông qua trục truyền động . Khi không cần thiết, nó sẽ được tách ra khỏi động cơ để không tiêu thụ điện năng (tương tự như trường hợp chuyển số của một chiếc xe dẫn động bốn bánh ). Khả năng hoạt động của hệ thống này vẫn còn được xem xét và tất cả những nhược điểm trên vẫn còn áp dụng: nó có trọng lượng chết khi bay và cùng với các khoang chứa vũ khí bên trong của máy bay, nó chiếm rất nhiều không gian bên trong, giảm tải nhiên liệu và điện tử hàng không. và yêu cầu tiết diện thân máy bay lớn hơn và rộng hơn (chuyển sang phiên bản A và C, ngay cả khi chúng không có quạt hoặc khả năng V / STOL). Tuy nhiên, trong quá trình thử nghiệm trước khi vận hành, nó đã chứng minh khả năng cất cánh thẳng đứng và bay siêu âm trong cùng một nhiệm vụ, lần đầu tiên dành cho một máy bay chiến đấu.
Máy bay phản lực nâng chuyên dụng - Rolls-Royce RB.108
Lực nâng khí động học
Áp dụng quy tắc Ảnh Hưởng của Bernoulli (Théorème de Bernoulli)
Bernoulli
Máy bay thắng được trọng lực và bay lên được là nhờ lực nâng khí động động học hay còn gọi là lực nâng Zhukovski. Là kết quả của sự chênh lệch áp suất không khí tại mặt trên và mặt dưới của vật thể (cánh máy bay) khi dòng khí chuyển động chảy bao bọc qua vật thể. Để có lực nâng khí động học thì thiết diện vật thể (cánh) phải không đối xứng qua trục chính và đường biên của mặt trên phải lớn hơn của mặt dưới, những vật thể có hình dạng thiết diện như vậy được gọi là có hình dạng khí động học. Khi không khí chảy bao quanh hình khí động sẽ có lực nâng khí động học và đồng thời xuất hiện lực cản. Hình khí động học nào cho hiệu ứng lực nâng càng cao mà lực cản càng ít thì được coi là có hiệu suất khí động học càng tốt. Đối với chất lỏng hiệu ứng cũng tương tự (thuỷ động học).
Mo hinh luc nang khi dong hoc
Khi không khí chảy qua hình khí động là cánh, tại mặt dưới sẽ có áp suất cao hơn so với mặt trên và hệ quả là sẽ xuất hiện một lực tác động từ dưới lên vuông góc với cánh. Lực nâng có độ lớn bằng diện tích cánh nhân với chênh lệch áp suất hai mặt. Độ chênh lệch áp suất phụ thuộc vào hình dạng thiết diện cánh tức là phụ thuộc vào hiệu suất khí động học của cánh, góc tấn (góc chảy của không khí tương đối với vật khí động và vận tốc dòng chảy. Như vậy khi vận tốc dòng chảy đạt đến độ lớn nào đó thì chênh lệch áp suất (đồng nghĩa với lực nâng) sẽ đủ để thắng trọng lực và vật thể có thể bay lên được. Muốn có lực nâng đủ thì vận tốc và diện tích cánh phải đủ: cánh càng rộng thì máy bay có thể cất cánh với vận tốc nhỏ hơn, ngược lại cánh càng nhỏ thì đòi hỏi vận tốc càng lớn để cất cánh.
Mo hinh khi troi qua may bay
Trong máy bay có cánh cố định vật thể khí động học để tạo lực nâng là đôi cánh của máy bay được gắn cố định vào thân. Vận tốc ngang của máy bay (cũng đồng nghĩa với vận tốc dòng chảy) có được nhờ lực tác động ngang sinh ra nhờ động cơ (có thể thông qua cánh quạt hoặc dòng khí phản lực). Động cơ quay cánh quạt (hoặc phụt dòng khí phản lực) sẽ tạo phản lực đẩy máy bay chuyển động tương đối với không khí về phía trước, khi chuyển động tương đối như vậy cánh máy bay sẽ bị dòng khí chảy bao bọc xung quanh và tạo hiệu ứng lực nâng khí động học tác động từ dưới lên, khi vận tốc máy bay đạt đến giá trị nào đó lực nâng sẽ đủ lớn để thắng trọng lực và máy bay sẽ bay được.
Còn đối với máy bay trực thăng cánh nâng là cánh quạt nâng nằm ngang, nó đồng thời còn để tạo lực đẩy ngang làm trực thăng chuyển động ngang.
Như vậy đối với máy bay có cánh cố định thì lực nâng chỉ có khi có đủ vận tốc, mất vận tốc sẽ mất lực nâng (thất tốc) nên máy bay không thể bay đứng một chỗ. Trực thăng cũng theo nguyên tắc lực nâng khí động học nhưng các cánh nâng là cánh quạt ngang quay xung quanh trục nên vẫn đảm bảo chuyển động tương đối với không khí và có lực nâng khi trực thăng vẫn đứng yên nên trực thăng có thể bay đứng một chỗ.
Dieu khien
Cất cánh, hạ cánh: khi cất cánh, hạ cánh vận tốc máy bay thấp mà cần duy trì lực nâng nên cánh cần có diện tích lớn nhất và có hiệu suất khí động cho lực nâng tốt nhất việc này được thực hiện bằng cách kéo dài tối đa cánh tà và chúc cánh tà xuống hêt cỡ về phía dưới. Khi tiếp đất có thể bật các slat vểnh lên để tăng lực cản.
Nghiêng cánh: Để nghiêng cánh thì cần tạo chênh lệch lực nâng tại hai cánh chính ví dụ cánh liệng phải thì chúc xuống, cánh liệng trái thì quay lên, khi đó lực nâng tại cánh phải lớn hơn lực nâng tại cánh trái làm máy bay nghiêng cánh sang trái. Để hỗ trợ thêm, người ta bật spoiler bên trái vểnh lên để giảm thêm lực nâng bênt rái
Đổi hướng bay ngang sang phải, trái: Để đổi hướng thì dùng bánh lái đuôi (rudder) cho quay về phía nào thì đầu máy bay rẽ về hướng bên đó. Để đổi hướng gấp (góc ngoặt lớn) thì còn có thể kết hợp bánh lái với nghiêng cánh muốn rẽ về phía nào thì nghiêng cánh về phía đó.
Bay lên, bay xuống: Để máy bay chúc đầu lên – xuống (bay lên, bay xuống) thì hiệu chỉnh bánh lái độ cao (elevator) bằng cách chĩa lên hoặc chúc xuống: Nếu cánh lái độ cao chĩa lên thì lực nâng tại đuôi giảm mà lực nâng tại cánh chính giữ nguyên sẽ tạo nên mô men làm đầu máy bay hướng lên phía trên, nếu cánh lái độ cao chúc xuống thì ngược lại máy bay sẽ chúí đầu xuống. Có thể kết hợp cùng cánh tà sao cho có sự thay đổi tương quan lực nâng tại cánh chính và cánh đuôi và sẽ tạo nên mô men làm đầu máy bay lên hay xuống (xem hình minh hoạ).
Thay đổi độ cao khi bay bằng: bằng cách hiệu chỉnh cánh tà và cánh lái độ cao để tăng hoặc giảm lực nâng. Khi tăng lực nâng máy bay sẽ tăng độ cao lên một mức cân bằng mới, nếu giảm lực nâng máy bay sẽ hạ độ cao xuống mức cân bằng mới thấp hơn.
