Mis on tõstejoa?

Tõstejoa on õhusõidukite tõukejõusüsteemi vorm, mis ei nõua oma kõrguse suurendamiseks traditsioonilist aerodünaamilise tõste põhimõtet, mis traditsiooniliselt toimub õhurõhu muutuste tõttu, kui sõiduk liigub horisontaalselt läbi atmosfääri. Tõstemootoriga sõidukite ainulaadne tõukejõud võimaldab neil olla aerostaatiline, mis tähendab, et need võivad tõusta maapinnast vertikaalselt, ilma et nad peaksid tekitama tõstejõudu, liikudes horisontaalselt mis tahes olulise kiirusega. Aerostaatilistel konstruktsioonidel põhinevad õhusõidukid jagunevad kahte rühma: õhust kergemad lennukid, nagu õhupallid ja dirižaablid, mis põhinevad tõstmisel ujuvuse põhimõttel, ja õhust raskemad sõidukid, nagu Harrier hüppelennuk või vertikaalne õhkutõus. ja maanduvad (VTOL) õhusõidukid, mis kasutavad traditsioonilist reaktiivmootorit või turbopropellermootorit vertikaalseks tõusmiseks paigalseisvast lähteasendist.

Enamik traditsioonilisi kommerts- ja sõjalennukeid kasutavad maapinna suhtes horisontaalselt liikudes tõstejõu tekitamiseks aerodünaamikat. Selleks kujundatakse õhusõiduki kere nii, et õhul kulub ülemiste pindade läbimiseks kauem aega kui veesõiduki kere alumistel pindadel, luues sõiduki ümber rõhuerinevuse, mis tagab atmosfääri tõstejõu. Kuigi see on usaldusväärne meetod tõstejõu tekitamiseks, nõuab see turvaliseks reisimiseks stabiilseid atmosfäärivoolusid ning suhteliselt pikki stardi- ja maandumisradu. Lennuk peab saavutama minimaalse kiiruse, mis on vajalik selle horisontaalselt paigutatud mootorite tõstmiseks ja tõukejõuks, et tõkestada gravitatsiooni mõju. Lennukid, mis kasutavad tõstejoasüsteemi, tarbivad gravitatsiooni vastu võitlemiseks rohkem kütust, kuid ei vaja maandumisradu ja võivad õhku tõusta nagu helikopterid, kuid manööverdada nagu fikseeritud tiivaga lennukid, kui need on lendu tõusnud.

Tõstejoa põhimõtte kasutamine õhust raskemates sõidukites annab neile hübriidse olemuse ja jõudluse taseme traditsiooniliste õhusõidukite, helikopterite ja õhust kergemate sõidukite vahel. Peamine omadus, mis enamikul VTOL-i lennukitel on ühine, on see, et nende mootorid pöörlevad õhus, et tagada horisontaalne tõukejõud. Mõnel konstruktsioonil on lennukiraamid täiendavate horisontaalselt ehitatud fikseeritud tõukejõusüsteemidega, mis viivad sõidukid edasi, kui need on kõrgel.

Alates 1950. aastatest on ehitatud mitut tüüpi reaktiivmootoriga sõidukeid, kuid hiljem peeti enamikku neist ebapraktilisteks. Nõukogude Jakovlev-38, MIG-23 ja Suhhoi-24 olid edukad konstruktsioonid, kuid neil oli suur kütusekulu ning piiratud kandevõime ja ulatus, mis tõi kaasa nende piiratud kasutuse. Ühendkuningriigis asuv Harrier või Jump Jet on osutunud 2011. aasta seisuga kõige vastupidavamaks õhust raskema tõstejõuga reaktiivsõidukiks.

Harrier koosneb neljast mudelist, mida 2010. aasta seisuga kasutasid Põhja-Atlandi Lepingu Organisatsiooni (NATO) liitlasriigid Ühendkuningriik, USA, Hispaania ja Itaalia. Lennuki tõstejõu reaktiivmootorid on turboventilaatormootorid, mis tekitavad tõukejõudu, tõmmates välisõhku läbi ventilaatorisõlme, soojendades seda süüdatud kütusega ja tühjendades õhkutõusu ajal tõukejõu tekitamiseks vertikaalselt allapoole läbi reaktiivmootori väljalaskeotsaku. Alates 2011. aastast eemaldati Harrierid järk-järgult ja asendati USA-s loodud VTOL-i lennukite moodsama versiooniga, mida tuntakse F-35B või Joint Strike Fighterina, ning Ühendkuningriik peaks kasutusele võtma lennuki uuendatud versiooni F-35C. lennukid aastaks 2020.

Tehniliselt võib reaktiivmootor kasutada ühte mitmest tõukejõusüsteemist, sealhulgas turbopropeller-, turboventilaator- või turboreaktiivmootorid. Turbopropellermootoril on väline propeller ja lennukid, nagu USA V-22 Osprey, on VTOL-lennuk, mis kasutab selliseid mootoreid, kuigi reaktiivjõul on nende tõstevõimes vaid väike roll. Turboreaktiivmootoreid saab kasutada ka tõstejoana ja neil on kõik Harrieri turboventilaatormootori komponendid, millele lisandub võimalus, et nad suruvad sissetulevat õhku aktiivselt kokku, et suurendada tõukejõudu, ja on kõige tõhusamad, kui kiirused on kaks korda suuremad helikiirus ehk 2 Mach.