Текст книги "Сверхзвуковые самолеты"

Автор книги: Эдмунд Цихош

сообщить о нарушении

Текущая страница: 17 (всего у книги 42 страниц)

Кознов

СССР

?-431, КБ им. П. О. Сухого

2337,00

1.05.1965

Даниэль

США

YF-12A, «Локхид»

2644,22

5.10.1967

Комаров

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2981,50

Женщины

7.09.1961

Кохрейн

США

Т-38, «Нортроп»

1095,56

3.06.1961

Кохрейн

США

F-104G, «Локхид»

1814,368

16.09.1966

Соловьева

СССР

Е-76, КБ им. А. И. Микояна

2062,00

21.10.1977

Савицкая

СССР

Е-133, КБ им. А.И. Микояна

2466,31

10. Скорость при полете по замкнутому 1000-км маршруту, км/ч

Мужчины

8.04.1959

Тейлор

США

RF-101C, «Макдоннел»

1226,619

19.06.1960

Биган

Франция

«Мираж» IVA, «Дассо»

1822,00

12.01.1961

Конфер

США

В-58А, «Конвэр»

2067,58

16.03.1965

Федотов

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2319,120

1.05.1965

Даниэль

США

YF-12A, «Локхид»

2718,006

27.10.1967

Остапенко

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2920,670

27.07.1976

Бледсоу

США

SR-71A, «Локхид»

3367,221

Женщины

8.09.1961

Кохрейн

США

Т-38, «Нортроп»

1028,99

28.03.1967

Зайцева

СССР

Е-76, КБ им. А. И. Микояна

1298,16

12.04.1978

Савицкая

СССР

Е-133, КБ им. А.И.Микояна

2333,00

11. Скорость полета по замкнутому 1000-км маршруту с грузом 1000 кг, км/ч

14.01.1961

Конфер

США

В-58А, «Конвэр»

2067,58

16.03.1965

Федотов

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2319,120

1.05.1965

Даниэль

США

YF-12A, «Локхид»

2718,006

27.10.1967

Остапенко

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2920,67

12. Скорость полета по замкнутому 1000-км маршруту с грузом 2000 кг, км/ч

14.01.1961

Конфер

США

В-58А, «Конвэр»

2067,58

16.03.1965

Федотов

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2319,12

1.05.1965

Даниэль

США

YF-12A, «Локхид»

2718,006

27.10.1967

Остапенко

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2920,67

13. Скорость полета по замкнутому 2000-км маршруту, км/ч

Мужчины

12.01.1961

Дойчендорф

США

В-58А, «Конвэр»

1708,82

Женщины

11.10.1966

Мартова

СССР

Е-76, КБ им. А. И. Микояна

900,267

14. Скорость полета по замкнутому 2000-км маршруту с грузом 1000 кг, км/ч

12.01.1961

Дойчендорф

США

В-58А, «Конвэр»

1708,82

15. Скорость полета по замкнутому 2000-км маршруту с грузом 2000 кг, км/ч

12.01.1961

Дойчендорф

США

В-58А, «Конвэр»

1708,82

16. Время подъема на высоту 3000 м, мин ('), с (")

28.02.1957

Кларлан

Франция

«Жерфо» II, «Нор»

0'51,20"

22.05.1958

Лефевр

США

F4D-1, «Дуглас»

0'44,39"

13.12.1958

Эневолдсон

США

F-104A, «Локхид»

0'41,85"

21.02.1962

Янг

США

F4H-1, «Макдоннел»

0'34,5"

16.01.1975

Смит

США

F-15, «Макдоннел»

0'27,57"

17. Время подъема на высоту 6000 м, мин, с

16.02.1957

Кларлан

Франция

«Жерфо» II, «Нор»

1' 17,00"

22.05.1958

Лефевр

США

F4D-1, «Дуглас»

1'06,09"

13.12.1958

Смит

США

F-104A, «Локхид»

0'58,41"

21.02.1962

Лонгрен

США

F4H-1, «Макдоннел»

0'48,78"

16.01.1975

Макфарлен

США

F-15, «Макдоннел»

0'39,33"

18. Время подъема на высоту 9000 м, мин, с

16.02.1957

Кларлан

Франция

«Жерфо» II, «Нор»

1'34,00"

22.05.1958

Лефевр

США

F4D-1, «Дуглас»

1'30,02"

14.12.1958

Смит

США

F104A, «Локхид»

1'21,14"

3.03.1962

Гроу

США

F4H-1, «Макдоннел»

1'01,68"

16.01.1975

Макфарлен

США

F-15, «Макдоннел»

0'48,86"

19. Время подъема на высоту 12000 м, мин, с

16.02.1957

Кларлан

Франция

«Жерфо» II, «Нор»

2'18,00"

22.05.1958

Лефевр

США

F4D-1, «Дуглас»

1'51,22"

14.12.1958

Смит

США

F-104A, «Локхид»

1'30,09"

1.03.1962

Гроу

США

F4H-1, «Макдоннел»

1'17,14"

16.01.1975

Макфарлен

США

F-15, «Макдоннел»

0'59,3 8"

20. Время подъема на высоту 15000 м, мин, с

16.02.1957

Кларлан

Франция

«Жерфо» II, «Нор»

3'56,00"

22.05.1958

Лефевр

США

F4D-1, «Дуглас»

2'36,23"

15.12.1958

Эневолдсон

США

F-104A, «Локхид»

2' 11,01"

3.03.1962

Нордберг

США

F4H-1, «Макдоннел»

1'54,54"

16.01.1975

Петерсон

США

F-15, «Макдоннел»

1'17,04"

21. Время подъема на высоту 20000 м, мин, с

14.12.1958

Смит

США

F-104A, «Локхид»

3'42,99"

31.03.1962

Браун

США

F4H-1, «Макдоннел»

2'58,05"

4.06.1973

Орлов

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

2'49,90"

19.01.1975

Смит

США

F-15, «Макдоннел»

2'02,94"

22. Время подъема на высоту 25000 м, мин, с

13.12.1958

Эневолдсон

США

F-104A, «Локхид»

4'26,03"

3.04.1962

Янг

США

F4H-1, «Макдоннел»

3'50,44"

4.06.1973

Остапенко

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

3'12,60"

26.01.1975

Петерсон

США

F-15, «Макдоннел»

2'41,02"

17.05.1975

Федотов

СССР

Е-266М, КБ им. А. И. Микояна

2'34,20"

23. Время подъема на высоту 30000 м, мин, с

14.12.1958

Джордан

США

F-104C, «Локхид»

15'04,92"

12.04.1962

Нордберг

США

F4H-1, «Макдоннел»

6'11,43"

4.06.1973

Остапенко

СССР

Е-266, КБ им. А. И. Микояна

4'03,86"

1.02.1975

Смит

США

F-15, «Макдоннел»

3'27,80"

17.05.1975

Остапенко

СССР

Е-266М, КБ им. А. И. Микояна

3'09,85"

Время подъема на высоту 35 000м, мин, с

17.05.1975

Федотов

СССР

Е-266М, КБ им. А. И. Микояна

4? 1,70"

Время подъема на высоту в категории женщин, мин, с

15.11.1974

Савицкая

СССР

Е-66В, КБ им. А. И. Микояна

41'2" (3000 м)

15.11.1974

Савицкая

СССР

То же

1'01" (6000 м)

15.11.1974

Савицкая

СССР

» »

1'21" (9000 м)

15.11.1974

Савицкая

СССР

» »

1' 59"

(12000 м)

Стоимость и продолжительность разработки самолета

Когда в конце 40-х-начале 50-х годов на вооружение были приняты околозвуковые самолеты и были испытаны в полете первые сверхзвуковые самолеты, стало ясно, что улучшение характеристик новых самолетов связано с увеличением их полезной нагрузки, габаритов и массы (табл. 8), усложнением их конструкции и оборудования. Это привело к такому росту стоимости разработки и эксплуатации самолетов, который поставил под сомнение целесообразность самостоятельной разработки самолетов и содержания большого воздушного флота для стран со средним экономическим потенциалом.

Именно сознание того, что стоимость наиболее современных самолетов начинает выходить за пределы финансовых возможностей большинства стран, легло в основу концепции легкого и дешевого сверхзвукового самолета. Первым самолетом, спроектированным с учетом этих соображений, был F-5 фирмы «Нортроп». Эта фирма в 1954 г. провела исследование стоимости разработки, строительства и эксплуатации американских истребителей так называемой 100-й серии с целью определения составляющих затрат, оказывающих наибольшее влияние на стоимость модернизации военно-воздушного флота. Для облегчения анализа издержки были разделены на три группы, охватывающие:

– затраты на научные и опытно-конструкторские исследования, связанные с разработкой и производством опытного экземпляра, его летными испытаниями и доработкой перед началом серийного производства;

– затраты на подготовку серийного производства и изготовление самолета;

– затраты на эксплуатацию, обслуживание и ремонт.

Таблица 8. Тенденции изменения габаритов и массы сверхзвуковых самолетов с течением времени

Анализ результатов исследования показал, что затраты третьей группы всегда выше других; одновременно они пропорциональны степени сложности конструкции и оборудования. Дополнительные исследования потенциальных потребностей военной и гражданской авиации привели к концепции многоцелевого самолета, который при уменьшенных габаритах и массе с максимально простой конструкцией (и, следовательно, простыми эксплуатацией и обслуживанием) сохранял бы характеристики, соответствующие требованиям, предъявляемым к самолетам данного класса.

В результате такого подхода F-5 стал наиболее дешевым западным сверхзвуковым самолетом как в отношении цены, так и с точки зрения стоимости эксплуатации. Подобная цель ставилась также фирмой «Дассо», которая благодаря модификации самолета «Мираж» IIIE смогла разработать менее сложный «Мираж» 5.

В настоящее время проблема затрат на авиацию является еще более острой, и ее с уверенностью можно считать наиболее существенным фактором, влияющим на дальнейшее развитие самолетостроения. В связи с этим рассмотрим вопросы стоимости несколько более подробно.

Известно, что развитие авиационной техники стимулируется стремлением государства иметь самолеты с наилучшими техническими характеристиками. Такие характеристики самолетов, особенно сверхзвуковых, могут быть достигнуты лишь в результате поиска и применения новых эффективных аэродинамических и конструктивных решений, усовершенствования двигательных установок, оборудования систем навигации и управления, более эффективного бронирования и вооружения, менее сложного обслуживания и эксплуатации, надежных устройств аэродромного оборудования и т.д. Это ведет к появлению все более сложных конструкций, которые требуют не только выполнения большого объема разработок и исследований, но также тщательной подготовки и проведения технологического процесса изготовления. Первое приводит к возрастанию трудозатрат и издержек на разработку проекта, а второе-к необходимости непрерывной модернизации производственного оборудования и измерительных устройств в промышленности, улучшению технологии и организации производства. Указанные факторы неизбежно приводят к увеличению продолжительности и стоимости разработки и в конечном счете к увеличению цены самолета, стоимостей эксплуатации, обслуживания и ремонта, обучения летного и наземного персонала, строительства аэродромов и создания комплекса вспомогательных служб.

Рис. 1.87. Стоимость электронного оборудования самолетов США.

треугольник-самолеты с винтомоторной силовой установкой; квадрат -околозвуковые самолеты; круг -сверхзвуковые самолеты.

О динамике роста капиталовложений, необходимых для создания самолета, ярко свидетельствует тот факт, что в 1907 г. Ор– вилл Райт получил от правительства США 25000 долл. на реализацию своего изобретения, тогда как ожидаемая стоимость разработки проекта и строительства четырех экземпляров сверхзвукового бомбардировщика изменяемой геометрии В-1 (первый полет совершен в 1974 г.), предназначаемого для стратегической авиации США, должна составить 1 930 000 000 долл. Среди специалистов распространено мнение, что технологические барьеры в авиационной промышленности в настоящее время уже преодолены, благодаря чему на современном этапе развития авиации возможно строительство самолетов с гиперзвуковыми скоростями полета М = 6-15. Однако строительство таких самолетов в обозримом будущем является маловероятным, поскольку оно связано с резким повышением стоимости разработки, строительства и эксплуатации таких самолетов.

Ниже представлены некоторые данные по стоимости самолетов, но их следует считать лишь ориентировочными, поскольку данные такого рода представляют обычно либо государственную, либо коммерческую тайну. Часто действительные затраты определить затруднительно, поскольку финансирование научно-исследовательских, опытно-конструкторских и производственных работ обычно ведется по различным каналам. Тем не менее можно считать, что приведенные данные верно отражают общую тенденцию и с этой точки зрения имеют познавательное значение.

Таблица 9. Стоимость разработки сверхзвукового самолета

Таблица 10. Затраты на разработку некоторых сверхзвуковых самолетов

Анализ составляющих стоимости, определяющих цену самолетов, обычно ведется по отдельности для трех этапов создания самолета. Таким образом, затраты можно разделить на три группы. К первой группе относят затраты, связанные с разработкой нового самолета, т. е. стоимость исследовательских, проектных и опытных работ и соответствующего оборудования, стоимость строительства опытных экземпляров для проведения прочностных и летных испытаний. Ко второй группе относятся расходы на подготовку серийного производства, т.е. затраты на создание новой технологии, проектирование и изготовление оснастки, разработку технологической документации, модернизацию производственного оборудования. Третья группа охватывает затраты, связанные с материально– техническим снабжением (затраты на материалы, сырье и покупные изделия-двигатели, оборудование и вооружение). К этой группе также относятся издержки на исследования новых материалов и рабочую силу.

Затраты первой группы не зависят от масштабов производства, т.е. от того, будет построен только один опытный образец или несколько тысяч самолетов. Естественно, что после запуска самолета в серийное производство эти издержки распределяются равномерно на все построенные самолеты, благодаря чему в условиях крупносерийного производства цена самолета всегда меньше.

Из данных табл. 9 следует, что действительные затраты на разработку указанных в ней самолетов разительно отличаются от запланированных. К причинам возникновения этих расхождений могут быть отнесены: изменения конструкции самолета в период проектирования и строительства опытного экземпляра в связи с требованиями, выдвигаемыми заказчиком и ожидаемыми будущими покупателями, имеющими собственные идеи использования самолета; удлинение периода и расширение исследовательских работ, оказавшихся необходимыми для достижения требуемых характеристик самолета; предварительное занижение сметной стоимости в процессе поиска заказчика; возрастание издержек на материалы и рабочую силу. В случае серийного производства значительный рост цены самолета в сравнении с запланированной (примеры этого приведены во второй части книги, содержащей описание конкретных сверхзвуковых самолетов) связан также с модернизацией машинного парка и организацией производства, изменением технологии во время изготовления опытного образца, принятием неотработанной технологии и т.п.

Рост стоимости и удлинение периода разработки, как и налаживания серийного производства, отражаются на постоянном увеличении стоимости самолетов.

Этот вывод иллюстрируется данными табл. 10, в которой за основу для сравнения приняты самолеты P-51D и В-29 с винтомоторной силовой установкой и околозвуковые реактивные F-86D и В-47Е.

Расходы на двигательную установку, оборудование и вооружение зависят как от состояния развития техники, так и от назначения самолета (табл. 11).

Двадцать лет тому назад расходы на изготовление планера и двигательную установку составляли 80-90% общей стоимости самолета (исключением является величина 92,7% в случае самолета В-58А, что объясняется повышенными затратами на аэродинамические и прочностные исследования, освоение технологии склеивания и т.п.), которые в настоящее время уменьшились до 40-50%, с одной стороны, благодаря решению технологических и мате– риаловедческих проблем, а также вследствие применения более сложного и дорогого электронного оборудования-с другой. Это в первую очередь относится к самолетам, оборудованным для выполнения разведывательных полетов.

Рис. 1.88. Продолжительность разработки, строительства и испытаний опытных образцов и серийного производства некоторых сверхзвуковых самолетов.

Таблица 11. Структура расходов на планер, двигательную установку, оборудование и вооружение

Другой характерной чертой процесса создания современных сверхзвуковых самолетов является увеличение периода разработки и внедрения в серийное производство до 7-10 лет. Возрастание продолжительности разработок, так же как и увеличение расходов на создание самолета, несомненно, влияет на количество принимаемых к разработке проектов.

Представленные в таблице авторского предисловия данные свидетельствуют о том, что масштабы и темпы работ по созданию сверхзвуковых самолетов в различные периоды времени были различными и в значительной мере зависели от международной ситуации. Особенно высокий темп разработок, большое количество и разнообразие новых типов самолетов отмечались в период после корейской войны, т.е. в 50-е годы. В то же время 70-е годы характеризуются уменьшением количества реализуемых проектов, отказом от создания экспериментальных самолетов, высоким процентом машин, запущенных в серийное производство.

Вооружение самолета

Совершенствование схемы, аэродинамики, конструкции и силовой установки боевого сверхзвукового самолета направлено в конечном счете на повышение его эффективности как системы оружия. Поэтому конструктивное совершенство самолета должно быть реализовано в его вооружении, так как даже самый совершенный в смысле аэродинамики и конструкции боевой самолет, оборудованный устаревшим вооружением, не может конкурировать с самолетом, пусть даже и уступающим ему по летным характеристикам, однако оснащенным более современным оружием. Поэтому при разработке боевого сверхзвукового самолета исключительное внимание уделяется вопросам выбора того или иного вида оружия и сопутствующего ему оборудования.

Ствольное вооружение

Исторически первым и наиболее распространенным вооружением боевого самолета были разнообразные пушечные и пулеметные установки. Конструкция и технические показатели пушек и пулеметов, применявшихся на первых сверхзвуковых самолетах, мало отличались от тех, которые использовались на дозвуковых самолетах времен второй мировой войны. Трудность управления самолетом на сверхзвуковых скоростях и одновременного прицеливания через визуально-оптический прицел, невысокий темп стрельбы и скоротечность воздушного боя привели к резкому снижению эффективности поражения цели. На основании этого в начале 50-х годов многие авиационные и военные специалисты, полагая, что воздушные бои будут происходить на больших расстояниях с использованием появившихся в это время самонаводящихся ракет, пришли к выводу о бесперспективности применения пулеметов и пушек на сверхзвуковых самолетах. Эта точка зрения нашла отражение в разработке ряда сверхзвуковых самолетов с исключительно ракетным вооружением (F-106, F-4, JIa-250, И-75Ф). Впоследствии с учетом результатов теоретических исследований и боевого опыта применения сверхзвуковых самолетов указанная концепция была признана неверной, и работы над пушечным вооружением были продолжены. Важным этапом в создании эффективного авиационного пушечного вооружения на Западе считается разработка в начале 50-х годов концерном «Дженерал электрик» шестиствольной скорострельной пушки М61-А1 «Вулкан», применяемой до настоящего времени на большинстве боевых самолетов США. Пушка имеет подвижный блок стволов калибром 20 мм, расположенных равномерно по окружности под углом 60° друг к другу; этот блок приводится во вращение электромотором мощностью 26 кВт (в модификации GAU-4A вращение осуществляется за счет энергии газов, отбираемых от трех стволов). Снаряд выстреливается при крайнем верхнем положении ствола (угол поворота 0°), гильза выбрасывается при повороте ствола на угол 120°. Заряжание второго ствола происходит в момент его нахождения под углом 240°. Общий темп стрельбы составляет ~ 6000 выстрел/мин, а начальная скорость снаряда достигает 1030 м/с. Стрельба ведется бронебойными, бронебойно-осколочными и осколочно-фугасными снарядами. Высокий темп стрельбы позволяет эффективно использовать пушку в скоротечном воздушном бюро даже при условии нахождения цели в зоне поражения в течение долей секунды.

Еще более высокая эффективность поражения целей была достигнута в результате применения автоматизированных систем управления огнем, которые включают в себя, как правило, радиолокационную станцию, бортовой вычислитель, устройства сопряжения с пушкой и пульт управления. При этом параметры движения цели и самого самолета, как и характеристика внешних условий, вводятся в бортовую ЭВМ, которая с учетом указанных факторов рассчитывает вероятность уничтожения цели и подает команду на открытие огня только при входе цели в зону поражения. Системы такого типа, обладая высокими быстродействием и скорострельностью, облегчают также процесс пилотирования самолета, снижая психологические нагрузки пилота, и предоставляют ему большие возможности для наблюдения и оценки тактической обстановки. Кроме того, автоматизированные системы управления огнем позволяют рационально расходовать боекомплект, что немаловажно при значительном темпе стрельбы.

Рис. 1.89. Ствольное оружие самолетов. а-пушка М61-А1 «Вулкан»; б-пушка GAU-8A; в-пушка «Маузер» Mk.27.

Помимо пушки М61-А1, к вооружению этого же класса относятся, например, GAU-8A (США)-тяжелая шестиствольная 30-мм пушка для стрельбы по наземным целям (магазин барабанного типа с боекомплектом 1350 снарядов); DEFA-552 (Франция)-одноствольная пушка калибра 30 мм револьверного типа с пятипа– тронным барабаном (автоматика пушки работает за счет энергии выстрела), устанавливаемая практически на всех самолетах типа «Мираж»; «Маузер» Мк.27 (ФРГ)-одноствольная 27-мм пушка со скорострельностью 1700 выстрел/мин и массой 100 кг, устанавливаемая на самолетах «Торнадо».

Указанные пушки не только устанавливаются стационарно (внутри самолета), но и могут подвешиваться в специальных контейнерах (вместе с боекомплектом) на пилонах. Считается, что такое расположение пушек, примененное, в частности, на самолетах F-4, «Торнадо» и F-18, позволяет значительно сократить время замены как самой пушки, так и боекомплекта.

Западные специалисты считают, что дальнейшее развитие ствольного вооружения будет идти по пути совершенствования как самой огневой установки (применение безгильзовых патронов, новых порохов с высокими энергетическими характеристиками, увеличение ресурса пушечных стволов, скорострельности и т.п.), так и системы управления огнем, которую предполагается подключить к автопилоту для автоматизации процесса прицеливания.