Сверхзвуковые самолеты

Текст добавлен: 21 сентября 2016, 15:18

Текст книги "Сверхзвуковые самолеты"

Автор книги: Эдмунд Цихош

Жанры:

Транспорт и авиация

сообщить о нарушении

Текущая страница: 28 (всего у книги 42 страниц)

Назад к карточке книги

«Ледюк» 022 – одноместный истребитель-перехватчик – Франция, 1956 г»

Рис. 2.72. Крепление опытного самолета «Ледюк» 021-02 на самолете-носителе «Лангедок».

История создания. Р. Ледюк свои первые работы над прямоточными воздушно-реактивными двигателями начал еще в 1929 г., а первый опытный самолет сконструировал в 1937 г. Однако строительство первого опытного образца «Ледюк» 010-01 было завершено лишь в 1945 г. Первый планерный полет был осуществлен 19.11.1946 г., а испытания самолета с работающим двигателем-21.04.1949 г. «Ледюк» 010 был первым пилотируемым летательным аппаратом с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, реализованным в соответствии с идеей так называемого моноблочного самолета, в котором силовая установка является не отдельным узлом, а частью конструкции планера. Этот самолет во время полета на высоте 11000 м достиг скорости 808 км/ч при тяге двигателя, составляющей лишь половину расчетной. В марте 1950 г. был построен второй опытный экземпляр 010-02. Зимой 1951/52 г. оба опытных образца разбились при летных испытаниях. В феврале 1951 г. был построен третий опытный образец-016, дополнительно оснащенный двумя турбореактивными двигателями «Марбор» фирмы «Тюрбомека» тягой 2,94 кН (300 кГ), которые устанавливались на концах крыла. Однако управление тремя двигателями оказалось весьма сложным, а самостоятельный старт самолета-очень трудным.

Опытный самолет, у которого вместо дополнительных двигателей на концах крыла были топливные баки, получил обозначение 020. Он подвергался исследованиям до января 1954 г., после чего был передан в музей. В начале 1953 г. был построен четвертый самолет этой серии (обозначенный 021-01), а год спустя – пятый (021-02). Летные испытания этих самолетов с работающими ПВРД были проведены соответственно 7.08.1953 и 1.03.1954 г. После окончания первого этапа летных испытаний на самолете 021-01 внутри ПВРД был установлен турбореактивный двигатель «Марбор» II тягой 3,73 кН (380 кГ). Он должен был обеспечивать необходимую тягу во время взлета, посадки и на переходных режимах полета. Все эти дозвуковые самолеты строились в виде среднепланов с прямым крылом, имели скорость до М = 0,85 и стартовали с самолета-носителя, роль которого выполнял модифицированный четырехдвигательный пассажирский самолет «Лангедок» S.E.161. Посадка осуществлялась при помощи выпускаемого двухколесного шасси велосипедного типа с малой базой и дополнительными опорами на концах крыла и в хвостовой части.

Последним самолетом из этого семейства был «Ледюк» 022, который разрабатывался как легкий сверхзвуковой истребитель-перехватчик.

Работы над этим самолетом были начаты в 1952 г., а к созданию опытного образца приступили в 1953 г. Ввиду того что строительство этого самолета затянулось, его летное испытание было проведено лишь 26.10.1956 г. На первом этапе летных испытаний использовался лишь турбореактивный двигатель. Первый полет самолета с ПВРД был совершен в 1957 г. После завершения испытаний все работы над самолетом с ПВРД были прекращены.

Описание самолета. «Ледюк» 022 представляет собой построенный по классической схеме сред– неплан со стреловидным крылом (стреловидность по передней кромке 35°, относительная толщина профиля 5%), установленным под положительным поперечным углом. Крыло оснащено элеронами и простыми закрылками. Горизонтальное оперение выполнено в виде управляемого стабилизатора, плоскости которого имеют небольшое отрицательное поперечное V. Вертикальное оперение-классическое, стреловидное, с рулем направления. Носовая часть фюзеляжа (вместе с кабиной пилота) выполнена в виде конуса с изломом образующей, а остальная часть-в виде цилиндра длиной ~ 11,8 м и внешним диаметром ~ 2 м-образует кожух прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Шасси – трехстоечное, с одинарными колесами. Главные стойки убираются в крыло, а передняя-в нишу фюзеляжа за кабиной пилота. В кабине, имеющей остекление по всему контуру, пилот занимает положение лежа (полулежачее-в опытных образцах дозвуковых самолетов). В аварийных ситуациях пилот сначала осуществляет отделение кабины от самолета и опускается в ней на парашюте до момента достижения безопасных высоты и скорости. Затем он обычным способом покидает кабину и приземляется на собственном, индивидуальном парашюте.

Рис. 2.73. Проекции легкого истребителя-перехватчика «Ледюк» 022.

Двигательная установка. На самолете используется комбинированная силовая установка, состоящая из турбореактивного двигателя «Атар» 101D-3 фирмы SNECMA тягой 26,47 кН (2700 кГ) и прямоточного воздушно-реактивно– го двигателя. ТРД установлен вдоль оси самолета внутри ПВРД и используется во время взлета и разгона до момента запуска прямоточного воздушно-реактивного двигателя при М ~ ~ 0,4 (двигатели дозвуковых самолетов запускались при скорости ~ 340 км/ч, развиваемой самолетом-носителем «Лангедок»), Топливо размещается в крыльевых кессон-баках и в кольцевом баке, образуемом внешней и внутренней (кожух ПВРД) обшивками фюзеляжа.

Летно-технические данные «Ледюк» 021 022

Размах крыла, м 11,6 10,0

Длина, м 12,5 17,0

Высота, м 2,74 4,5

Площадь несущей поверхности, м2 22,1 22,4

Масса пустого самолета, кг 3800 6000

Номинальная взлетная масса, кг 6000 11000

Емкость внутренних топливных баков, л 2860 4200

Максимальное число Маха 0,85

Максимальная скорость полета, км/ч 903 4000 1)

[Закрыть]

Вертикальная скорость, м/с 200

Максимальный потолок, м 20000 250001)

[Закрыть]

Продолжительность полета, мин 15-60 10-60

1) Проектные данные.

«Хастлер» В-58 фирмы «Конвэр»-трехместный дальний бомбардировщик – США, 1956 г.

Рис. 2.74. Бомбардировщик «Хастлер» В-58А.

История создания. В октябре 1946 г. фирма получила от ВВС США заказ на проведение теоретических исследований дозвукового бомбардировщика дальнего проникновения. Было проанализировано около 10 000 вариантов, из которых в 1948 г. остановились на варианте восьмидвигательного (4 турбореактивных и 4 турбовинтовых) самолета, получившего обозначение ХВ-55. Однако в 1949 г. эта программа была аннулирована, и фирма получила новое предложение по продолжению исследований тяжелого сверхзвукового самолета. В 1950-1953 гг. был разработан ряд проектов самолетов-сначала двухдвигательных, а затем и четырехдвигательных. В 1953 г. была выбрана схема самолета в соответствии с правилом площадей, а окончательный вариант компоновочной схемы самолета с двигателями в индивидуальных гондолах, устанавливаемых на пилонах под крылом, был принят в августе 1954 г. Первый контракт содержал заказ на изготовление 30 самолетов для стендовых и летных исследований. Им были присвоены обозначения ХВ-58 и В-58.

Строительство первого опытного образца было завершено в августе 1956 г., его облет состоялся 11 ноября, а в полете 30 декабря была превышена скорость звука. 29.06.1957 г. была достигнута скорость М = 2. Испытания первого серийного самолета В-58А были проведены в сентябре 1959 г., а уже 1 декабря самолеты этого типа начали поступать в военно-воздушные подразделения. Из 86 изготовленных самолетов В-58А 8 были переоборудованы в учебно-боевые ТВ-58А (облет 10.05.1960 г.), а один (В-58А) был приспособлен для исследований двигателя J79-GE-3 в подвешиваемой под фюзеляжем гондоле. Учебно-боевая модификация ТВ-58А отличается от боевой лишь конструкцией кабины экипажа, в которой имеются основная и дублирующая системы управления и дополнительное сиденье для стажера. Часть самолетов В-58 переоборудована в самолеты– разведчики RB-58A с более высоким потолком; они оснащены фотоаппаратами и телевизионными прицелами. В общей сложности построено 116 самолетов. Производство было прекращено 26.10.1962 г. Причиной этого решения были частые катастрофы, вызванные пожарами и авариями. Пять катастроф произошло во время летных испытаний в период с 1956 по 1959 г., последняя-на Парижском авиационном салоне в 1961 г. На разработку самолета было затрачено 9 340 000 чел.-ч, а вся программа стоила 2,3 млрд. долл.; это означает, что реальная стоимость одного самолета достигает 20 млн. долл., хотя официальная цена сначала составляла 8 млн. долл. и возросла (по мере усовершенствования самолета и свертывания производства) до 14 млн. долл.

На самолете В-58 было установлено несколько мировых рекордов.

Описание самолета. Бомбардировщик В-58 фирмы «Конвэр» представляет собой построенный по схеме «бесхвостка» среднеплан с треугольным крылом, со стреловидностью по передней кромке 60° и относительной толщиной профиля 4%. Крыло имеет коническую крутку на 15% носка, уменьшающую лобовое сопротивление в диапазоне скоростей М = 0,8-1,3. Фюзеляж спроектирован в соответствии с правилом площадей. В результате этого его форма в области крыла приобретает характерное сужение, причем минимальный диаметр в этой области составляет около 1,5 м. В носовой части фюзеляжа находятся друг за другом три индивидуальные кабины экипажа (пилот, штурман и оператор электронных устройств), каждая из которых оснащена спасательными капсулами.

Фонарь кабины (открываемый вверх-назад) с передним остеклением образует обтекаемый контур, почти не нарушающий геометрические обводы фюзеляжа, однако не обеспечивает видимость сзади. Система аэродинамического управления состоит из односекционных элевонов и классического вертикального оперения с рулем направления. Управление рулями происходит с помощью необратимых гидроусилителей; самолет оборудован автоматической системой балансировки при изменении скорости полета (система была испытана в 1956 г. на самолете «Скорпион» F-89F). Вертикальное оперение по аналогии с оперением самолета F-102 имеет над рулем направления небольшой дефлектор, выполняющий роль стабилизатора воздушного потока. Под рулем направления расположен контейнер тормозного парашюта.

Рис. 2.75. Проекции бомбардировщика «Хастлер» В-58.

Характерной чертой самолета В-58 является его высокое шасси, обеспечивающее взлет и особенно посадку при больших углах атаки. Необходимость применения удлиненных стоек шасси была обусловлена расположением двигательных гондол под консолями крыла и контейнера с вооружением под фюзеляжем. Ввиду принятой трехстоечной схемы шасси и малого диаметра фюзеляжа главные стойки крепятся в корневых частях крыла. Небольшая строительная высота крыла обусловила применение восьмиколесных тележек с колесами малого диаметра. Главные стойки шасси убираются вперед при одновременном изменении положения тележек относительно стойки на 90°. Передняя стойка со спаренными колесами (складывающаяся для уменьшения объема) убирается назад, в нишу, расположенную под кабиной пилота.

Самолет В-58 является первым американским сверхзвуковым самолетом, у которого нашло широкое применение склеивание элементов конструкции, главным образом обшивки. Около 15% поверхности обшивки выполнено из листов нержавеющей стали (пайка) – преимущественно обшивка хвостовых частей двигательных гондол, пилонов и нижних частей крыла, более всего подвергающихся воздействию выхлопных газов двигателей. Остальная часть обшивки выполнена из дюралевых листов толщиной 0,25-1,0 мм, приклееных к сотовому заполнителю. Благодаря использованию слоистых панелей с заполнителем относительная масса плане-

pa самолета снижена до ~ 16% ( ~ 25% у самолетов, изготовляемых обычными методами).

Самолет оборудован автоматической навигационно-бомбардировочной системой, в состав которой входят поисковый радиолокатор, до– плеровская РЛС, инерциальная навигационная подсистема и бортовой вычислитель.

Двигательная установка. На начальной стадии разработки самолета предусматривалось использование сдвоенных крыльевых двигательных гондол, однако поперечные сечения такого самолета не удовлетворяли правилу площадей. Поэтому в конце 1954 г. было принято решение размещать двигатели в индивидуальных подкрыльных гондолах, устанавливаемых на выдвинутых вперед пилонах. Благодаря этому удалось получить компоновку самолета, почти идеально соответствующую правилу площадей, так что В-58 стал первым самолетом с треугольным крылом, у которого двигатели располагались на пилонах. В первых нескольких опытных образцах использовались турбореактивные двигатели J79-GE-1 фирмы «Дженерал электрик», которые в 1960 г. были заменены на J79-GE-5A. На боевых самолетах В-58А устанавливались двигатели J79-GE-5B тягой 44,52 кН (4540 кГ) без форсирования и 69,38 кН (7075 кГ) с форсированием. Запуск двигателей осуществляется с помощью пневмостартеров. Топливная система состоит из баков, расположенных в центральной части фюзеляжа, и крыльевых кессон-баков общей емкостью 56 780 л. Самолет оборудован системой дозаправки в воздухе.

Вооружение. В соответствии с правилом площадей центральная часть самолета имеет уменьшенный диаметр. В связи с этим в фюзеляже размещены лишь топливные баки, а бомбовые отсеки вынесены за контур фюзеляжа. Бомбардировщик В-58 является единственным военным самолетом, у которого весь боевой груз размещается в специальном подфюзеляжном контейнере грузоподъемностью 5000 кг. В этом контейнере могут размещаться 1-5 ядерных бомб, 5-10 обычных бомб и ракеты класса воздух-земля «Хаунд дог», специально переоборудованные для этого самолета. Стационарное вооружение самолета состоит из шестиствольной пушки М-61 калибра 20 мм, расположенной в хвостовой части фюзеляжа.

Кроме того, самолет предполагалось оснащать диверсионными ракетами, предназначаемыми для отвлечения на себя ракет ПВО класса земля-воздух (аналогичными ракетами типа «Куэль» оснащались бомбардировщики В-52). Подвесной контейнер вооружения может быть заменен подвесным топливным баком или баком-контейнером, в одной части которого находится топливо, а в другой – боевая нагрузка.

Летно-технические данные

Размах крыла, м 17,32

Длина, м 29,49

Высота, м 9,53

Площадь несущей поверхности, м2 143,25

Масса пустого самолета, кг 33650

Взлетная масса (ном./макс.), кг 68000/75000

Грузоподъемность, кг 5000

Емкость внутренних топливных баков, л 56780

Удельная нагрузка на крыло (ном./макс.), кг/м2 475/524

Отношение массы самолета (ном./макс.) к тяге при форсировании, кг/даН 2,45/2,70

Максимальная скорость на высоте 16765 м, км/ч 2228

Максимальная скорость у земли, км/ч 1127

Крейсерская скорость с подвесным контейнером, км/ч 955

Потолок (практ./макс.), м 18300/21000

Дальность (ном./перегоночная), км 3860/7000

Радиус действия, км 2600

«Мираж»III фирмы «Дассо»-многоцелевой одноместный истребитель – Франция, 1956 г.

Рис. 2.76. Многоцелевой истребитель «Мираж» IIIC с характерной конической круткой носка крыла.

История создания. В 1953 г. во Франции были оглашены тактико-технические требования к так называемому легкому сверхзвуковому истребителю-перехватчику. Ориентируясь на них, фирма «Дассо» разработала и построила опытный самолет MD.550 «Мираж» I, облет которого состоялся 25 июля 1955 г. На самолете были установлены два турбореактивных двигателя фирмы «Армстронг Сиддли» тягой 7,26 кН (740 кГ) каждый, которые в мае 1956 г. были оснащены форсажными камерами (двигатели с форсажными камерами получили обозначение MD-30), увеличивающими тягу до 9,61 кН (980 кГ). В 1956 г. самолет с двигателями MD-30 показал в полете скорость М = 1,2. Для увеличения скорости был установлен дополнительный жидкостный ракетный двигатель SEPR 66 тягой 14,71 кН (1500 кГ). 17.12.1956 г. самолет с такой комбинированной силовой установкой достиг в горизонтальном полете на высоте 12000 м скорости М= 1,3.

На основе результатов этих испытаний был сделан вывод, что поставленная цель создания высокоскоростного истребителя не может быть достигнута при небольшой массе самолета и маломощной силовой установке. Поэтому конструкторы приступили к разработке более крупного самолета «Мираж» II с двумя двигателями «Габизо» фирмы «Тюрбомека» общей тягой 29,59 кН (3017 кГ) и стартовым ускорителем. Однако и этот проект был признан неудовлетворительным; работы над ним были свернуты, и конструкторы приступили к разработке самолета «Мираж» III. У построенного опытного образца «Мираж» III-001 была сохранена лишь общая схема самолета, зато радикальной реконструкции подвергнут фюзеляж с учетом правила площадей. Треугольное вертикальное оперение было заменено на стреловидное. Были установлены один мощный двигатель и стационарная система вооружения. Облет первого нового самолета состоялся 17 ноября 1956 г. На этом опытном образце была достигнута скорость М = 1,52. После проведения первых летных испытаний самолет был подвергнут дальнейшим усовершенствованиям; в результате был создан предсерийный самолет «Мираж» III-01 (обозначенный впоследствии «Мираж» IIIA), который отвечал требованиям ВВС Франции. Его облет состоялся 12.05.1958 г., а 24 октября в горизонтальном полете на высоте 12 500 м он достиг скорости M = 2,0. На одном из самолетов «Мираж» IIIA 18.06.1959 г. был установлен рекорд скорости (1771,00 км/ч) в полете по замкнутому 100-км маршруту.

В сопоставлении с первым опытным образцом на самолете «Мираж» IIIA использован более мощный двигатель, увеличена площадь крыла (с 29,0 до 34,10 м2 ), применена коническая крутка носка крыла, уменьшена относительная толщина профиля (с 5 до 4,5% в околофюзеляжных частях и до 3,5%-в концевых), установлены регулируемые сверхзвуковые воздухозаборники.

Самолеты «Мираж» III выпускались в следующих модификациях:

– истребитель-перехватчик IIIA (10 самолетов);

– многоцелевой истребитель IIIC (облет первого серийного образца 9.10.1960 г., 196 самолетов);

– истребитель-бомбардировщик дальнего действия IIIE (облет опытного образца 5.04.1961 г.); было построено 523 самолета для Франции, Аргентины (III-AE), Бразилии (III-EBR), Ливана (III-EL), Пакистана (III-EP), ЮАР (III-EZ), Испании (III-EE) и Венесуэлы (III-EV), IIIO (модификация IIIE, выпускаемая по лицензии в Австралии; построено 48 самолетов III-OF и 50 самолетов III-OA; облет первого 16.11.1963 г.) и IIIS (модификация IIIE, выпускаемая по лицензии в Швейцарии; построено 34 самолета; облет первого 28.10.1965 г.);

– разведчик IIIR (модификация IIIE, приспособленная для разведывательных целей; облет первого самолета 31.10.1961 г.) и IIIRD (12 самолетов для Франции);

– двухместный учебно-боевой IIIB (облет опытного образца 20.10.1959 г., серийного 19.07.1962 г.), IIIВЕ и IIID (всего построено 180 самолетов);

– опытный IIIТ (июнь 1964 г.), «Бальзак» (13.10.1962 г.) и III-V (12.02.1965 г.).

В общей сложности до 1975 г. было построено 3 опытных образца, 16 предсерийных самолетов, 1170 серийных самолетов во Франции, 132 самолета по лицензиям в Австралии и Швейцарии. «Мираж» III находился на вооружении военно-воздушных сил 20 государств и является самым распространенным французским самолетом. На базе самолета «Мираж» IIIE выпускались самолеты упрощенной модификации с обозначением «Мираж» 5.

Описание самолета. «Мираж» III представляет собой низкоплан с треугольным крылом, построенный по схеме «бесхвостка». Крыло с углом стреловидности передней кромки 60° имеет симметричный ламинарный профиль с отогнутым вниз носком. Нулевой отгиб в плоскости корневого сечения возрастает до максимального в плоскости концевой хорды. Передняя кромка крыла имеет щелевой уступ шириной около 6 см. Задние части крыла почти по всему размаху оснащены двухсекционными элевонами и находящимися в корневой части закрылками. Закрылки используются не только для увеличения подъемной силы в процессе взлета и посадки, но и для балансировки самолета. Кроме того, на нижней и верхней поверхностях крыла в околофюзеляжных частях установлены тормозные щитки. Все подвижные поверхности управляются с помощью индивидуальных необратимых гидроусилителей. Конструкция крыла однолонжеронная с дополнительным подкосом и вспомогательной стенкой.

Фюзеляж полумонококовой схемы выполнен в соответствии с правилом площадей. Конструктивно он разделен на несколько частей. Носовая часть, в которой находятся приборный отсек и кабина пилота, выполнена как одно целое. Остальные части выполнены двухсекционными и соединяются между собой в плоскости симметрии самолета. Фонарь, состоящий из трехсекционного переднего остекления и односекционного обтекателя (откидываемого вверх-назад), вписывается в геометрический контур фюзеляжа. В целях улучшения обзора кабина максимально вынесена вперед, а носовая часть фюзеляжа несколько наклонена вниз. В кабине используется катапультируемое сиденье класса 0-0. В двух центральных частях фюзеляжа размещены топливный бак, блок вооружения, электронное оборудование и т.д., а в хвостовой части-двигательный отсек. Фюзеляж оканчивается кожухом выходного сопла, выполненным заодно с контейнером тормозного парашюта.

Система управления самолета состоит из элевонов и классического вертикального оперения. Киль с углом стреловидности передней кромки 63° выполнен с применением ламинарных симметричных профилей относительной толщины 4% в корневой части и 3,5% в концевой. Расположение кожуха блока ракетного ускорителя под фюзеляжем (в плоскости вертикального оперения) несколько улучшает путевую устойчивость. В каналах курса, крена и тангажа использованы автоматы загрузки рычагов управления в соответствии с углом отклонения рулей, а также скоростью и высотой полета. В системе управления имеются, кроме того, устройства компенсации и демпфирования динамических воздействий. Шасси-трехстоечное, с одинарными колесами. Передняя стойка убирается назад, главные – вбок, в крыло (стойки) и фюзеляж (колеса). Низкого давления пневматики позволяют базирование самолета на аэродромах с травяным покрытием.

Двигательная установка. Модификации самолета, предназначенные для уничтожения воздушных целей, имеют комбинированную силовую установку, состоящую из турбореактивного двигателя с форсажной камерой и ракетного двигателя. На опытном образце 001 использован турбореактивный двигатель «Атар» 101G2 фирмы SNECMA тягой 44,14 кН (4500 кГ) с дожиганием; самолеты модификаций АиВ оснащены двигателями «Атар» 9В тягой 40,60 кН (4140 кГ) без форсирования и 58,85 кН (6000 кГ) с форсированием, а самолеты остальных модификаций-двигателями «Атар» 9С тягой соответственно 41,62 кН (4245 кГ) и 62,76 кН (6400 к Г). В качестве ускорителя используется ЖРД многократного включения SEPR 841 или SEPR 844 тягой 14,71 кН (1500 кГ; возможен также уровень тяги 750 кГ). Продолжительность непрерывной работы ЖРД. при максимальной тяге 82 с. Воздух к турбореактивному двигателю подается через два боковых воздухозаборника с регулируемым посредством перемещения полуконусов проходным сечением. Входные каналы оснащены впускными и перепускными створками. Воздухозаборники отодвинуты от фюзеляжа на расстояние около 70 мм, что обеспечивает отвод пограничного слоя с его поверхности и подачу воздуха через щели отсоса в систему охлаждения.

Топливная система турбореактивного двигателя состоит из четырех фюзеляжных баков и кессон-баков в крыле. Подкрыльные и подфю– зеляжные замки внешних подвесок могут быть использованы и для подвешивания дополнительных топливных баков. Емкость топливной системы может быть увеличена также за счет установки дополнительного бака под хвостовой частью фюзеляжа (вместо ракетного двигателя). Два топливных бака для ракетного двигателя содержат 475 кг окислителя и 125 кг горючего. Топливные насосы ракетного двигателя питаются от компрессора турбореактивного двигателя.

Рис. 2.77. Проекции многоцелевого истребителя «Мираж» III.

Вооружение. Самолет не имеет постоянного вооружения. На семи замках внешних подвесок общей грузоподъемностью 1200-2750 кг самолет в зависимости от выполняемого задания может нести: ракету R-510, R-511 или R-530 фирмы «Нор», две ракеты «Фолкон» (только модификация S), две ракеты «Сайдуиндер», три ракеты AS-30 или AS-20, два контейнера «Матра» с НУРС, три бомбы по 500 кг и контейнер с двумя пушками калибра 30 мм с запасом 125 снарядов каждая.