Текст книги "Авиация и космонавтика 2013 06"

Автор книги: Авиация и космонавтика Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 9 страниц)

СУ-27 история создания

В майском номере журнала рассказывалось о том, как весной 1972 г. в процессе работ по созданию будущего истребителя Су-27 прорабатывалась так называемая «подмышечная» компоновочная схема Т10/4, которая была призвана объединить в себе все достоинства основных рассматриваемых вариантов компоновки – интегрального и традиционного. Двигатели на Т10/4 по сравнению с интегральным вариантом располагались гораздо ближе друг к другу, а сам фюзеляж был «провален» вниз.

В целом, компоновку Т10/4 следует признать довольно удачным вариантом альтернативной аэродинамической схемы, хотя большинство компоновочных вопросов на ней решалось старыми традиционными способами.

С 1973 г. изыскания по этому варианту компоновки продолжил Ю.В. Давыдов. Юрий Васильевич являлся активным сторонником внедрения в проектные работы «электронных технологий». Именно по его инициативе, в 1973 г., при исследовании нового варианта «подмышечной» схемы впервые при разработке геометрических обводов были использованы способы их задания с расчетом данных на ЭВМ. Но в 1973 г. завершить эту работу не удалось, т. к. основным на тот момент времени направлением было признано дальнейшее развитие интегрального и «пакетного» вариантов компоновок. Однако в 1974 г., в связи с определенными трудностями, возникшими при углубленной проработке этих компоновочных направлений, работы по «подмышечному» варианту были вновь возобновлены. К лету новый вариант схемы был в основных чертах проработан. Он получил обозначение «вариант 10», или просто Т10/10.

Как и положено для «подмышечной» схемы, фюзеляж Т10/10 в средней его части был существенно «опущен» вниз, в пространство между гондолами двигателей, но при этом сохранялась конструктивная схема высокорасположенного центроплана, балки которого размещались над воздушными каналами двигателей.

Применение осесимметричных воздухозаборников обеспечивало для «подмышечной» схемы гораздо более простую интеграцию с фюзеляжем и наплывом в части организации слива пограничного слоя. В свою очередь, меньшая длина воздушного канала обеспечивала снижение общей площади омываемой поверхности самолета и не предъявляла особых требований по части формы наплыва, как это имело место на компоновке типа Т10/4, с прямоугольными воздухозаборниками.

Компоновка Т10/10 (июнь-июль 1974 г.)

Увеличение разноса осей гондол до 3 м (по этому параметру компоновка Т10/10 стала абсолютным рекордсменом среди всех рассмотренных компоновочных схем) обеспечивало возможность в большей степени варьировать параметрами формообразования фюзеляжа в зоне наплыва, т. е. самой «проблемной» с точки зрения «протекания» графика площадей области между фонарем и миделем, где существовал «провал». Одновременно, за счет увеличения расстояния между гондолами, появилась реальная возможность увеличить количество точек подвески вооружения на фюзеляже и улучшить их аэродинамику. Этого добились путем организации двух параллельных «строчек» с тандемным размещением подвесок, при этом задние точки располагались в аэродинамической «тени» передних.

Основные опоры шасси крепились на мотогондолах. Ниши для их размещения в убранном положении были организованы в воздухозаборниках. Для этого входные устройства скомпоновали по аналогии с тем, как в свое время это было реализовано на самолетах типа Су-7 и Су-9, также имевших центральные осесимметричные воздухозаборники. Сразу за центральным коническим телом, играющим роль управляющего элемента входного устройства, был сформирован протяженный центральный обтекатель с вертикальными стенками, который делил воздушный канал на две симметричные половины. В наиболее широкой части этого обтекателя размещалась ниша основной опоры шасси. Кроме всего прочего, подобная схема основных опор из-за относительно малой высоты стоек обещала существенную экономию массы. Попутно при выбранной схеме отпадала необходимость организации на самолете обтекателей шасси и хвостовых балок. В результате кили и стабилизаторы на Т10/10 размещались на мотогондолах.

Интересно, что впервые в практике работ по Су-27, на самолете предлагалось использовать крыло без элеронов: на консолях были установлены только флапероны, которые должны были объединять в себе функции элеронов и закрылков.

К сожалению, работы по данному варианту компоновки не получили существенного развития, для него даже не стали строить продувочную модель. Таким образом не было получено реальных аэродинамических характеристик этой схемы. Возможно, это было связано с тем, что, несмотря на применение ряда интересных технических решений, были очевидны и недостатки этой компоновки:

– большая величина миделевого сечения самолета;

– малая степень интегральности между фюзеляжем и консолями крыла;

– худшие характеристики осесимметричных воздухозаборников при работе на больших углах атаки.

В результате, летом 1974 г., практически сразу после выпуска чертежа общего вида, работы по Т10/10 свернули в пользу представлявшегося на тот момент времени более перспективным нового варианта интегральной схемы Т10/11.

Общий вид Т10/11, сентябрь 1974 г.

Компоновочная схема Т10/11

По свидетельству очевидцев, происхождение этой компоновки имело полуанекдотический характер. Идея, которая заключалась в размещении стоек основных опор шасси в хвостовых балках, пришла начальнику бригады 100-3 Л.И. Бондаренко в голову во время его летнего отпуска в Одессе, на берегу Черного моря. В результате, с легкой руки остряков из 100-го отдела, новый вариант окрестили «одесским» – по месту его «происхождения». Тем не менее идея понравилась, результатом чего стало появление на свет летом 1974 г. так называемой «11-й редакции» компоновки (Т10/11), которая была достаточно глубоко проработана.

В целом, компоновка Т10/11 являлась одним из вариантов интегральной схемы с разнесенными изолированными гондолами двигателей. На ней были применены осесимметричные цилиндрические воздухозаборники, но, в отличие от более ранних вариантов компоновки, где не учитывалась присущая этому заборнику меньшая длина канала, здесь решили воспользоваться предоставленной возможностью, и несколько «сократить» общую длину самолета. Для обеспечения лучшей интеграции цилиндрических воздухозаборников с фюзеляжем, обводы нижней поверхности фюзеляжа в районе передней баковой группы и центроплана были выполнены криволинейными – с полукруглой нижней частью.

Уборка основных опор шасси по направлению назад, в хвостовые балки, привела к тому, что, в отличие от схемы типа Т10/7, клин слива погранслоя на воздухозаборниках оказался геометрически «развязан» с обтекателями основных опор. Для размещения основных опор в убранном положении полностью внутри балок, стойки шасси были оснащены «менее габаритными» колесами – спаркой колес с размерами 720x240 мм. Но даже этот минимально возможный типоразмер колес при размещении внутри балок привел к необходимости существенного увеличения их ширины и площади поперечного сечения. Причем не только в зоне размещения ниши колес, но и по всей длине балок, вплоть до законцовок. В результате, для того чтобы обеспечить необходимые углы схода потока в хвостовой части фюзеляжа, балки имели длинные стекатели, выходящие за обрез сопел двигателей. Створки ниш основных опор шасси одновременно выполняли функции тормозных щитков. Кили и стабилизаторы на Т10/11 размещались на хвостовых балках, причем для «выправления» графика площадей – с некоторым сдвигом вертикального оперения вперед относительно ЦПГО.

Кроме этого, по «заказу» аэродинамиков, на самолете существенно видоизменили форму корневого наплыва. Вдобавок к обводам исходного сравнительно «тупого» наплыва, прямо по его передней кромке была «пристроена» конструкция затянутого вперед (почти до носа фюзеляжа) острого «готического» в плановой проекции наплыва. Этим, по сути, и ограничивались отличия схемы Т10/1 1 от более ранних вариантов интегральной компоновки.

Существенным недостатком схемы Т10/11 являлось то обстоятельство, что, несмотря на увеличенное поперечное сечение хвостовых балок, в зоне ниши колес они, по сути, «разрезались» этими самыми колесами надвое, не оставляя места для силовых элементов конструкции. А ведь хвостовые балки в этой компоновке играли весьма существенную роль, выступая в роли платформы для размещения вертикального и горизонтального оперения. Нагрузки от оперения должны были передаваться на силовой контур балок, а с него – на мотогондолы. Но в месте размещения колес основных опор шасси контур, по сути, размыкался, и кручение с балок передавать было просто некуда.

В результате, несмотря на достаточную глубину проработки, работы по данному варианту компоновки не получили существенного развития. Также как и в случае с Т10/10, для него не стали делать полной продувочной модели. Поскольку изменения, реализованные в данной компоновке, касались, в основном, только хвостовой части фюзеляжа, было решено оценить их на сопловой модели, для чего была изготовлена и испытана модель СТ10-3. Испытания этой модели показали наличие существенных потерь эффективной тяги сопла на дозвуковых скоростях полета. Другим ограничивающим фактором являлись сроки проведения работ: близился конец года, т. е. директивный срок окончания поисковых работ на этапе ОКР.

Появление еще одной компоновки Т10/12 стало результатом: с одной стороны – неудовлетворенности проектировщиков итогами работы по схеме Т10/10 с осесимметричными воздухозаборниками, а с другой стороны – желания попробовать реализовать в «подмышечной» компоновке новое техническое решение в виде схемы уборки шасси назад, в хвостовые балки, опробованное на Т10/11.

Сопловая модель СТ10-3

Таким образом, в конце 1974 г., продолжался поиск новых технических решений для «подмышечной» схемы. Проектирование нового варианта компоновки, обозначенного как «12 редакция» Су-27 (Т10/12) возглавил Ю.В. Давыдов, под его началом работали B.C. Присяжнюк и В.Я. Шмелев. Но вскоре после начала работ выявились разногласия конструкторов во взглядах на аэродинамическое и конструктивнокомпоновочное оформление схемы. В результате стали параллельно рассматривать сразу два варианта компоновки Т10/12.

В целом, оба варианта имели много общего. Общим характерным признаком «подмышечной» схемы являлось «понижение» уровня фюзеляжа относительно плоскости хорд крыла. С учетом существенно меньшего (всего 1,8 м), чем на интегральных вариантах компоновки, разноса осей двигателей, фюзеляж в средней его части приобретал признаки скорее «обособленного», чем интегрального варианта. Поэтому очень важную роль играл выбор конструктивно-силовой схемы фюзеляжа. В связи с этим интересно отметить, что на Т10/12 отказались от традиционного варианта центроплана, под который «подвешиваются» остальные элементы конструкции. Силовая схема средней части фюзеляжа Т10/12 была во многом «позаимствована» с американского F-15, фотографии шпангоутов, и других фрагментов фюзеляжа которого к тому времени уже были опубликованы в открытой печати.

Другим отличительным признаком Т10/12 стало возвращение к воздухозаборникам прямоугольного сечения с верхним клином торможения. Таким образом, можно сказать, что вариант Т10/12 стал прямым наследником схемы Т10/4, но в несколько большей размерности и на более высоком техническом уровне проработки. Поэтому и проблемы, с которыми пришлось столкнуться, оставались аналогичными тем, с которыми столкнулись на Т10/4. Это касалось, прежде всего, сложности интеграции прямоугольных воздухозаборников с фюзеляжем.

Одинаковой для обоих вариантов выбрали и схему уборки основных опор шасси – движением назад, с размещением в хвостовых балках увеличенного сечения, т. е. аналогично «одесскому» варианту компоновки Т10/11.

Разница заключалась в компоновке хвостовых балок в зоне за нишей колес основных опор. Один вариант самолета предусматривал размещение на балках килей и цельноповоротных стабилизаторов, а в другом варианте на балках устанавливалось только горизонтальное оперение, а кили размещались на мотогондолах с развалом под углом 15° во внешнюю сторону. В остальном различия между обоими вариантами схемы были незначительны.

Конечно, для Т10/12 существовали «слабо» проработанные места. Одним из таких элементов, как и в варианте Т10/11, являлась конструкция хвостовых балок. Кроме того, слабо изученными для этого варианта компоновки являлись вопросы организации щелей слива пограничного слоя вокруг воздухозаборника. Однако не было сомнений, что при должном уровне доработки элементов, этот вариант (равно как и некоторые другие альтернативные схемы) вполне можно было довести до рабочего проекта. Для этого не хватало только одного – времени. Над руководством отдела проектов по– прежнему довлели сроки выполнения работ: приближался конец 1974 г., когда в соответствии с графиком, необходимо было окончательно определиться с выбором варианта для этапа рабочего проекта. Вот почему работы по варианту Т10/12 к концу года были свернуты. Продувочных моделей для него не строилось, что не позволило определить реальные преимущества (или недостатки) этой схемы. Таким образом, создание компоновки Т10/12 стало, по сути, последним этапом поисковых работ в отделе проектов на этапе предэскизной проработки самолета.

Общий вид Т10/12, ноябрь 1974 года

Некоторые итоги работ

В целом, следует признать, что этап предэскизной проработки Су-27 завершился успешно. В ОКБ достаточно подробно проработали 8 вариантов компоновки Су– 27: четыре в рамках развития базовой интегральной аэродинамической схемы и четыре альтернативных варианта. Для пяти из них были построены полные продувочные модели, которые исследовались в АДТ ЦАГИ, ряд компоновочных решений изучался на частных моделях воздухозаборника и хвостовой части. По результатам исследования альтернативных вариантов компоновки были показаны существенные преимущества базового (интегрального) варианта схемы в части обеспечения максимальных значений качества и снижения индуктивного сопротивления в трансзвуковой зоне. Одновременно удалось найти достаточно удачное решение схемы шасси. Конечно, существовали и проблемные вопросы, такие, к примеру, как большое значение миделя, а также обеспечение балансировки на больших углах атаки, но аэродинамики ОКБ были уверены, что с этими проблемами ОКБ вполне по силам справиться.

Подводя итоги, следует все же заметить, что в 1974 г. новый руководитель темы большую часть времени уделил поиску альтернативных вариантов компоновочной схемы, для чего постоянно отвлекались большие силы проектного отдела КБ. Зачастую это осуществлялось в ущерб углубленной проработке базового, интегрального варианта компоновки, который уже продемонстрировал в продувках хорошие результаты. В 1975 г. предполагалось начало рабочего проектирования, и более правильным было бы, наверное, приложить максимум усилий для решения основных проблемных вопросов, выявившихся в ходе работ по компоновке Т10/7, например, для уточнения конструктивно-компоновочной схемы центроплана, более подробной проработки аэродинамики самолета и т. д. Нерешенность подобных вопросов привела в дальнейшем к тому, что рабочее проектирование самолета велось в условиях существенной неопределенности по выбору некоторых проектных параметров.

Статья подготовлена по материалам книги П. Плунского, В. Антонова, В. Зенкина, Н. Гордюкова и И. Бедретдинова «Истребитель Су-27. Начало истории».

Продолжение следует

Новости мировой авиации

США

Эвакуации пассажиров «Дримлайнера» после пожара аккумуляторной батареи

«Дримлайнер» возвращается в небо

Федеральная администрация авиации США (FAA) одобрила план фирмы «Боинг» по сертификации доработанного блока питания на аккумуляторных батареях лайнера Боинг-787 «Дримлайнер», что позволило до 26 апреля провести все необходимые доработки аккумуляторной батареи и получить разрешение на эксплуатацию «Дримлайнера». Нужно отметить, что запрет на полеты был веден FAA впервые с 1979 г., и как отмечается в заявлении FAA, беспрецедентен, так как не связан ни с катастрофой, ни с серьезной аварией самолета, а лишь с отказом вспомогательной системы и «чрезвычайной» сложностью электрических систем лайнера.

FAA предупредила фирму, что разрешение на полеты будет получено после того, как производитель «проведет серьезные исследования и предоставит данные о гарантированной надежности и выполнении всех специальных условий».

Теперь весь вопрос заключается в том, как качественно «Боинг» и эксплуатационники смогут провести все испытания и доработки, особенно если учесть более жесткие требования к сертификации, чем те, которые были первоначально. Фирма «Боинг» отметила, что в тот момент, когда в 2000-х гг. «Дримлайнер» только разрабатывался, этих требований просто не было.

Испытания должны также показать устойчивость батареи к возможному перегреву – «выбегу температуры». Этот термин был использован Национальным бюро безопасности на транспорте (NTSB) в ходе расследования первого отказа батареи на японском «787-м» в начале января. Хотя точная причина отказа не указана, в докладе отмечены недостатки конструкции батареи и возможные пути их устранения. Первоначально причиной «выбега температуры» назывался «перезаряд» батареи. Однако специалисты японской авиакомпании ANA отметили, что на момент аварии напряжение на батарее было ниже номинального, а потом резко упало до нуля, после чего последовало разрушение аккумулятора и выброс пламени «высотой до 8 см, которое невозможно было погасить».

Из этого описания можно сделать вывод, что истинной причиной аварии стала «переполюсовка» одного из аккумуляторов батареи и его обратный заряд (смена направления тока на противоположное). В докладе NTSB отмечается, что аккумуляторный блок питания работает не в том режиме, который первоначально предусматривался «Боингом» и соисполнителем – фирмой «Талое». В частности, ток разряда не был постоянным, как зафиксировано в документах «Боинга» и «Талоса», и характеризуется резкими скачками в короткие промежутки времени. При сильных скачках в системе электропитания, что характерно для «Дримлайнера», один из наиболее «слабых» по напряжению аккумуляторов разряжается до нуля с последующей переполюсовкой, коротким замыканием и разрушением. Использование в этом случае литиевой батареи практически неминуемо ведет к возгоранию.

При этом NTSB выявилось, что производитель системы электропитания самолета не провел окончательных испытаний с реальной аккумуляторной батареей, а использовал имитатор электрической нагрузки. Причем такое решение было принято именно в следствие возгорания аккумуляторных батарей в процессе проведенных тестов!

После решения о приостановке с 16 января 2013 г. полетов всего парка «Дримлайнеров», фирма «Боинг» бросила серьезные силы на устранение выявленных недостатков, потратив не менее 200000 человеко-часов. 14 марта на пресс-конференции в Токио коммерческим директором «Боинга» Рэем Коннером и главным инженером проекта Майком Синнетом были оглашены детали плана по доработке аккумуляторного источника питания, включая проверку конструкции аккумуляторов в плане снижения вероятности короткого замыкания, а также лучшей изоляции батареи, обеспечения усиленной вентиляции и термостойкости. Администраторы «Боинга» также заверили, что все поступающие на производство самолета аккумуляторные батареи будут тщательно исследоваться и проверяться, в том числе и на выравнивание напряжения на элементах батареи.

Но, судя по всему, главной мерой безопасности станет «бронировка» батареи 3-мм стальными листами – не самое «изящное инженерное решение», как отметили авиационные обозреватели. Интересно, что помимо сертификации самой батареи, FAA потребовала от «Боинга» также и «сертификации полета лайнера в течение 180 мин до ближайшего аэродрома с твердым покрытием». Фактически это означает, что «Боинг» гарантирует посадку лайнера в случае повторения пожара. В связи с этим авиационные специалисты отметили, что с точки зрения успокоения общественного мнения и исключения стресса пассажиров в случае повторения инцидента, лучшим решением было бы снятие с самолета пожароопасных аккумуляторов и замена их на обычные никель-кадмиевые.

Таким образом, в частности, среагировала фирма «Эрбас», которая 13 мая официально представила свой новый авиалайнер А350 – прямой конкурент «Дримлайнера». Хотя представители «Эрбас» отметили, что нагрузки в электросети их лайнера меньше, а литиевая аккумуляторная батарея используется другого, более безопасного типа, было принято решение вернуться к никель-кадмиевой батареи. Литиевую батарею решено оставить только на первых опытных машинах, так как «их переделывать уже поздно».

Летные испытания блока питания «Дримлайнера» было решено провести на самолете, предназначенном для польской авиакомпании LOT. Этот же самолет уже использовался для наземных испытаний батареи в феврале 2013 г. Доработанный блок питания также решили поставить на один из опытных самолетов (ZA005).

Представители фирмы «Боинг» отметили, что если бы они знали о тех многочисленных технических проблемах, которые приведут к задержкам с разработкой лайнера и к перерыву в эксплуатации, то пересмотрели бы применение ряда новых технологий. Вот почему планируется серьезно взглянуть в этом плане на перспективные программы, включая создание лайнеров 737МАХ и 777Х.

Одобрение организацией FAA плана «Боинга» по устранению недостатков и последующая сертификация позволили с 27 апреля возобновить эксплуатацию «Дримлайнера». Основные эксплуатирующие организации планируют вернуть его в сетку полетов с начала июня 2013 г.

Австралийский F/A-18F

Поставки самолетов F/A-18E/F

ВВС Австралии после снятия с вооружения бомбардировщиков F-111 и в связи с длительной задержкой поставок истребителей 5-го поколения F-35 «Лайтнинг» II, столкнулись с нехваткой современных истребителей-бомбардировщиков на фоне все более усиливающихся ВВС других стран Юго-Восточной Азии.

В связи с этим еще в 2010 г. ВВС Австралии были закуплены 24 F-18E/F «Супер Хорнет». Поставки были завершены в 2011 г. Однако программу истребителя F-35 продолжают преследовать проблемы, а сроки поставок первых строевых машин постоянно переносятся. Как следствие, австралийцы обратились с запросом о закупке дополнительной партии «Супер Хорнетов».

В конце февраля 2013 г. американское Агентство по сотрудничеству в области безопасности сообщило подробности планируемых закупок Австралией еще 24 самолетов этого типа на сумму до 3,7 млрд. долл. Контракт, в частности, включает в себя поставку 12 самолетов радиоэлектронной борьбы EA-18G (первая поставки самолетов этого типа за рубеж), а также противорадиолокационных ракет HARMN/AARGM. Также предусмотрена поставка запасного оборудования: 6 запасных двигателей, 9 комплектов РЛС, трех пушек «Вулкан», 24 подвесных контейнера оптико-электронной разведки нового поколения AN/ASQ-228, 400 буксируемых ложных целей AN/ALE-55 и многое другое. В контракт включена стоимость подготовки наземного персонала и пилотов.

Отмечается, что поставка «Гроулеров» дает качественно новые возможности ВВС Австралии, позволяя обеспечивать радиоэлектронное прикрытие своих истребителей-бомбардировщиков на всем радиусе действия и в том же диапазоне скоростей, так как самолеты РЭБ обладают сходными летными характеристиками. Одновременно австралийцы решили переоборудовать 12 ранее поставленных F/A-18F в самолеты РЭБ: контракт на новое радиоэлектронное оборудование был подписан в декабре 2012 г. Есть тут и политическая подоплека: дело в том, что правительство планирует ограничить количество истребителей-бомбардировщиков ВВС Австралии сотней боевых машин. А военные настаивают на том, что «Гроулер» не являтся ударным самолетом, и в число 100 входить не должен.

Еще одним техническим новшеством поставляемых F/A-18F «Супер Хорнет», является использование локатора AN/APG-79 с активной фазированной решеткой. Австралия стала третьей страной, получившей американские локаторы подобного типа (до этого F-16 с APG-80 получили Объединение Эмираты, а F-15SG с APG-63v3 – Сингапур). Также новинкой для ВВС Австралии станет поставка ракет «воздух-воздух» AIM-9X. В целом, «Супер Хорнеты» должны существенно усилить ударные возможности ВВС Австралии даже на фоне планируемых поставок более перспективной техники. Так, они могут использовать ряд систем вооружения, не предусмотренных для F-35 «Лайтнинг» II: ракеты «воздух-поверхность» AGM-84K, противорадиолокационные ракеты AGM-88E AARGM и т. д. По оценкам австралийцев, F/A-18F могут служить до 2040 г. наравне с F-35 «Лайтнинг» II.

Одновременно с австралийским контрактом появились сведения о том, что руководство министерства обороны Кувейта сделало окончательный выбор в пользу «Супер Хорнета», предпочтя его Еврофайтеру «Тайфун». Встреча 9 апреля 2013 г. посла США в Кувейте с министром обороны Кувейта шейхом Ахмадом Аль-Халид Аль– Хамазом привела к ускорению работ по заключению соглашения о поставках. Также обсуждалась программа переподготовки пилотов ВВС Кувейта на данный тип самолета. Стоит отметить, что еще в марте Минобороны Кувейта довольно благосклонно отнеслось к предложению Великобритании о продаже «Тайфунов», на что последовала бурная реакция представителей фирмы «Боинг». Подключение государственного департамента США, по-видимому, позволило переломить ситуацию в пользу американской фирмы.

Материал подготовил А. Фирсов