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: 41 (всего у книги 42 страниц)

Назад к карточке книги

«Мираж» 2000 фирмы «Дассо-Бреге»-одноместный истребитель– перехватчик – Франция, 1978 г.

Рис. 2.188. Истребитель-перехватчик «Мираж» 2000 в полете. a-опытный образец; б-серийный самолет.

История создания. Неудачи программ разработки самолетов вертикального взлета и посадки («Мираж-Бальзак» и «Мираж» V), а также самолетов с изменяемой геометрией крыла («Мираж» G и «Мираж» G8) заставили фирму «Дассо» и французские ВВС в начале 70-х годов пересмотреть свои взгляды и изменить концепцию будущего преемника самолета «Мираж» III. Ввиду неудовлетворительных результатов разработки и испытаний самолетов изменяемой геометрии еще в 1971-1973 гг. было признано, что наиболее эффективным является самолет классической схемы и постоянной геометрии со стреловидностью крыла по передней кромке 55°. С учетом этого в рамках программы перспективного боевого самолета ACF был разработан эскизный проект многоцелевого самолета «Сюпер-Мираж» с M = 2,5. Его модель была продемонстрирована в 1973 г. на Парижском Авиационном салоне.

Однако в 1974 г. вновь вернулись к последовательно реализуемой фирмой концепции самолета с треугольным крылом без горизонтального оперения (из 13 созданных фирмой типов сверхзвуковых самолетов только три самолета постоянной геометрии были построены по классической схеме со стреловидным крылом). Первое официальное сообщение о новом самолете появилось в печати 10.10.1975 г., а в декабре того же года правительство приняло решение о его разработке. По-видимому, в это время начались работы и над двухдвигательным самолетом.

Таким образом, в течение 1974-1978 гг. разрабатывались два самолета различного назначения (вместо одного многоцелевого): однодвига– тельный истребитель-перехватчик, за которым в мае 1976 г. было закреплено обозначение «Мираж» 2000, и двухдвигательный истребитель-бомбардировщик «Сюпер-Мираж» 4000. Первый из четырех летных опытных образцов самолета «Мираж» 2000 был облетан 10.03.1978 г. (пятый предназначался для прочностных испытаний). Предполагалось, что поставки 130 заказанных самолетов (одно– и двухместной модификаций) начнутся в 1982 г. Потребности французской авиации оцениваются в 200-300 (по некоторым публикациям даже 450) самолетов, которые начиная с 1984 г. должны поступать на вооружение в темпе 4 самолета в месяц. Фирма предусматривает также возможность экспорта самолетов в те страны, которые эксплуатируют самолеты «Мираж» III, а также их модернизацию (после 1985 г.) для осуществления полетов на малых высотах (в модификациях истребителя-бомбардировщика и самолета-разведчика). В 1981 г. подписан контракт на поставку 20 самолетов Египту.

Описание самолета. «Мираж» 2000 соответствует общей концепции, разрабатываемой фирмой в течение 20 лет, т. е. он является низкопла– ном без горизонтального оперения, треугольное крыло которого имеет угол стреловидности по передней кромке 60°. Однако от разработанных до сего времени самолетов семейства «Мираж» III, IV, 5, V, «Бальзак» и «Милан» он существенно отличается как аэродинамическими характеристиками, так и конструкцией. Конструкция самолета имеет следующие особенности:

– профиль крыла с отклоненным вниз носком, двухсекционные носовые щитки вдоль всего размаха крыла, отсутствие щелевого уступа передней кромки;

– профилированное соединение крыла с фюзеляжем (в целях уменьшения величины нагрузок и интерференционного сопротивления, а также увеличения объема ниш главных стоек шасси);

– двухсекционные элевоны увеличенной площади (позволившие отказаться от корневых закрылков) с частичным разделением функций руля высоты и элеронов между секциями;

– небольшие дестабилизаторы, расположенные на воздухозаборниках, перед крылом;

Рис. 2.189. Проекции истребителя-перехватчика «Мираж» 2000.

– электрическая дистанционная система управления с четырехкратным резервированием вместо ранее использованной механической системы ;

– применение сплавов титана в силовых элементах планера, а также бороуглеродных композитов в конструкции носовых щитков, элевонов и руля направления;

– выполненный из монолитного стекла (по бескаркасной схеме) козырек кабины;

– управление передней стойкой шасси со спаренными колесами в диапазоне ± 45° с отключаемой системой самоцентрирования в диапазоне 360°;

– дефлекторы на киле;

– фюзеляж, выполненный в соответствии с правилом площадей, имеющий плоскую нижнюю часть, поверхность которой представляет собой продолжение нижней поверхности крыла.

Использование носовых щитков, автоматически отклоняемых и одновременно выдвигаемых вперед (внешние секции отклоняются на больший угол), а также крыла, площадь которого на 15% больше, чем у самолета «Мираж» III, позволило уменьшить скорость захода на посадку до 278 км/ч (354 км/ч у «Миража» III). Согласно опубликованным данным, по летным характеристикам самолет «Мираж» 2000 существенно превосходит все выпускаемые и разрабатываемые в настоящее время на Западе самолеты этого класса. В первую очередь это относится к горизонтальной скорости и маневренности самолета на больших высотах, длительности полета во время патрулирования (двухкратное увеличение по сравнению с самолетом «Мираж» F.1) и радиусу действия (увеличение на 30% по сравнению с самолетом «Мираж» III Е) при нагрузке на 9 узлах внешних подвесок. Большая маневренность самолета достигнута благодаря включению в систему управления носовых щитков, улучшающих характеристики самолета на больших углах атаки (преимущественно в условиях воздушного боя в околозвуковом диапазоне скоростей), и двухсекционных элевонов, корневые секции которых при нормальных условиях полета отклоняются вместе (при этом они выполняют функцию руля высоты), а при необходимости-в противоположные стороны, выполняя при этом функцию дополнительных элеронов.

Высокие показатели маневренности самолета обеспечиваются не только увеличением кривизны профиля крыла при маневре, но и включением в систему управления микро-ЭВМ, которая вычисляет требуемые величины углов отклонения управляющих поверхностей в каждой конкретной ситуации. Высокие разгонные характеристики самолета и хорошие показатели при маневрировании на вертикалях обусловлены тяговооруженностью, близкой к 1 при номинальной нагрузке.

На самолете установлена импульсная доплеровская РЛС RD-1 с когерентным приемом, позволяющая обнаруживать цели типа истребителя на расстоянии до 100 км. В состав электронной аппаратуры входят также пассивные средства обнаружения источников радиоизлучения и устройство создания активных помех.

Двигательная установка. На самолете установлен турбовентиляторный двигатель с дожиганием М.53 фирмы SNECMA (диаметр 1055 мм, длина 4846 мм, масса 1420 кг). Первые опытные образцы самолета оснащались двигателями М-53-2 с форсажной тягой 83,35 кН (8500 кГ), а на серийных самолетах будут устанавливаться двигатели М-53-5 тягой 88,26 кН (9000 кГ) тех же габаритов с температурой газа перед турбиной до 1200°С. Внутренняя топливная система (емкостью 4300 л) может быть дополнена тремя подвесными баками емкостью 2 ? 1200 и 1700 л.

Вооружение. Стационарное вооружение самолета состоит из двух пушек DEFA калибра 30 мм, расположенных в нижней части фюзеляжа между воздухозаборниками. На девяти замках внешних подвесок самолет может нести бомбы, ракеты и снаряды общей массой 5000 кг. Стандартная боевая нагрузка состоит из четырех управляемых ракет класса воздух-воздух.

Летно-технические данные (приблизительные)

Размах крыла, м 9,00

Длина, м 15,33

Взлетная масса (ном./макс.), кг 9000/15000

Номинальная удельная нагрузка на крыло, кг/м2 200

Отношение массы самолета (ном./макс.) к тяге при форсировании, кг/даН 1,08/1,70

Максимальное число Маха 2,3

Посадочная скорость, км/ч 278

Вертикальная скорость, м/с 250

Оперативный потолок, м 18 300

Время подъема на высоту 15 250 м, с 240

Радиус действия, км 700

«Хонит» F-18 фирмы «Макдоннел-Дуглас» – многоцелевой одноместный истребитель – США, 1978 г.

Рис. 2.190. Многоцелевой истребитель F-18 на аэродроме (а) и в полете (б).

История создания. Выдвинутая военно-воздушными силами США концепция дополнения сложных и дорогостоящих самолетов F-15 более дешевыми, простыми и легкими самолетами F-16 была поддержана в 1974 г. и военно-морской авиацией. При этом было принято решение заменить в 80-х годах самолеты «Фантом» II F-4 палубной авиации и авиации морской пехоты самолетами «Томкэт» F-14 и дополнить эти очень сложные и дорогостоящие машины изменяемой геометрии самолетами новой конструкции, развитой на базе самолета YF-17. Работы в рамках программы создания нового военно-морского истребителя NACF (Navy Air Combat Fighter) были начаты 2 мая 1975 г. фирмой «Макдоннел-Дуглас» (генеральный подрядчик) совместно с фирмой «Нортроп» (40% участия в проектно-конструкторских работах и будущем производстве).

Контракт от 28.01.1976 г. предусматривал строительство 11 опытных образцов самолета (в том числе 2 двухместных), первый из которых предполагалось облетать в июле 1978 г., 30 предсерийных самолетов и 72 серийных. Первые серийные самолеты были поставлены на вооружение в 1980 г. Стоимость всей программы по ценам 1975 г. оценивалась в 1,4 млрд. долл., причем 234 млн. долл. предназначались на работы по созданию двигателей. Общие потребности военно-морской авиации в этих самолетах оцениваются в 811 шт. Предполагается, что стоимость одного серийного самолета составит 7,9 млн. долл. (9,6 млн. долл. с учетом затрат на разработку и испытания).

Самолет F-18 в своем базовом варианте предназначен для эксплуатации с авианосцев. Программа предусматривает строительство следующих одно– и двухместных модификаций самолета:

– F-18A-одноместный истребитель, предназначенный для уничтожения неприятельских самолетов в зоне действий кораблей военно– морского флота;

– F-18В – двухместный учебно-тренировочный самолет (около 10% всех серийных самолетов);

– А-18А-легкий одноместный штурмовик с максимальной взлетной массой 22 700 кг (предназначается для замены самолетов А-7);

– RF-18 А – тактический самолет-разведчик.

Опытный образец самолета облетан в 1978 г.

Описание самолета. Аэродинамическая схема и общая концепция самолета соответствуют самолету YF-17. В конструкции самолета F-18 имеются следующие отличия:

– модифицированная форма крыла (изменение контура наплыва и использование геометрического уступа передней кромки – впервые на прямом крыле), больший угол отклонения носовых щитков (45°), что обеспечивает уменьшение скорости захода на посадку до значения, необходимого для самолетов палубного базирования;

– более широкий и длинный фюзеляж (за счет удлинения носовой части), что позволило разместить дополнительный топливный бак и радиолокационную станцию с антенной диаметром 0,71 м;

– планер повышенной прочности (допустимая перегрузка для самолета в варианте истребителя составляет 7,5, а в варианте штурмовика-6,5), приспособленный для взлета с катапульты, а также для посадки по системе «крюк-трос» на палубе авианосца;

– электродистанционная система управления (в сочетании с аварийной механической при управлении горизонтальным оперением) вместо используемой в самолете YF-17 гидромеханической системы;

– управляемый стабилизатор с увеличенным размахом (6,92 м) и шасси с шириной колеи 3,11 м и базой 5,25 м;

– двигатели большей тяги и повышенной степени двухконтурности, а также усовершенствованное радиоэлектронное оборудование, кабина более эргономичной схемы, 9 узлов внешних подвесок;

Рис. 2.191. Проекции многоцелевого истребителя «Хонит» F-18.

– подвижные кили, перемещаемые в горизонтальной плоскости относительно стабилизатора во избежание аэродинамического затенения рулей направления при больших углах атаки.

Для уменьшения площади, занимаемой самолетом на стоянке, концевые части крыла выполнены складывающимися. Усиление конструкции планера и установка дополнительного радиоэлектронного оборудования привели к увеличению массы пустого самолета на 1630 кг (1360 кг за счет планера и 270 кг оборудования).

В систему управления огнем входят малогабаритная быстродействующая ЭВМ и РЛС типа AN/APG-65, обеспечивающая обзор и сопровождение до 10 целей одновременно, включая низколетящие и расположенные на земле.

Двигательная установка. На самолете установлены два турбовентиляторных двигателя F404– GE-400 фирмы «Дженерал электрик» с форсажной тягой 71,1 кН (7250 кГ), представляющие собой усовершенствованный вариант двигателя YJ101, применяемого на самолете YF-17. В двигателе (диаметр 880 мм) увеличена степень двухконтурности с 0,2 до 0,34, повышена температура перед турбиной на 50°С и увеличен диаметр форсажной камеры на 25,4 мм. Двигатель F-404 по сравнению с двигателем J79, устанавливаемым на самолетах F-4, имеет вдвое меньшую массу (907 кг), вдвое большую удельную тягу (8,0 кН/кг), на 1/3 меньшую длину (4030 мм) и на 40% меньшее количество деталей. Запас топлива во внутренних баках 4990 кг (модификация F-18A) или 4770 кг (модификация F-18B) может быть увеличен до 7257 кг за счет 3 дополнительных подвесных баков емкостью по 1135 л. Два подкрыльных нерегулируемых воздухозаборника подают воздух каждый к своему двигателю.

Вооружение. Для транспортировки топливных баков и вооружения на самолете имеется 9 узлов внешних подвесок грузоподъемностью: 136 кг-на концах крыла, 1060 кг-на центральных подкрыльных узлах, 1130 кг-на околофюзеляжных подкрыльных узлах, 230 кг-на узлах под воздушными каналами двигателей и 1090 кг-на центральном подфюзеляжном пилоне. В общей сложности на узлах внешних подвесок самолет может нести вооружение, топливо или контейнеры с оборудованием общей массой 6214 кг (при нормальном запасе топлива во внутренних баках). Стационарным вооружением самолета является шестиствольная пушка М-61 калибра 20 мм, расположенная в передней части фюзеляжа (непосредственно за радиолокатором). Боезапас-540 снарядов.

Летно-технические данные (проектные) F-18A

Размах, м 11,43 (12,41 м-с ракетами, 7,62 м-после складывания крыла)

Длина, м 17,07

Высота, м 4,66

Площадь несущей поверхности, м2 37,16

Масса пустого самолета, кг 11600

Взлетная масса (ном./макс.), кг 15 234/20460

Удельная нагрузка на крыло (ном./макс.), кг/м2 410/550

Отношение массы самолета (ном./макс.) к тяге при форсировании, кг/даН 1,07/1,44

Максимальное число Маха 1,8

Полетная скорость, км/ч 1060

Посадочная скорость, км/ч 210

Длина разбега, м 305

Оперативный потолок, м 15 240

Радиус действия, км 740-1017

Максимальная дальность (перегоночная), км 3706

«Сюпер-Мираж» 4000 фирмы «Дассо-Бреге» – одноместный истребитель-бомбардировщик-Франция, 1979 г.

Рис. 2.192. Истребитель-бомбардировщик «Сюпер-Мираж» 4000 на аэродроме (а) и в полете (б).

История создания. В публикациях, подготовленных по случаю Парижского Авиационного Салона 1979 г., содержалась лишь самая общая характеристика самолета, не освещающая историю его создания. Из более поздних сообщений следует, что самолет разработан по инициативе фирмы на основе усовершенствованного проекта самолета «Мираж» 2000. К разработке истребителя-бомбардировщика «Мираж» 4000 фирма приступила в 1976 г., а первый опытный образец был облетан 9.03.1979 г. По сравнению со своим предшественником более скоростной и тяжелый «Мираж» 4000 (фирма называет разработанный самолет истребителем класса «20000 кг», имея в виду взлетную массу) предназначен для дополнения более легкого самолета «Мираж» 2000. Такое дополнение соответствует и американской концепции наличия в ВВС легких и тяжелых истребителей, взаимодействие которых должно обеспечивать превосходство в воздухе и нанесение эффективных ударов по наземным целям. Предполагается использование самолета в качестве истребителя-перехватчика, истребителя-бомбардировщика и тактического разведчика. При этом самолет в каждой модификации будет оснащен соответствующим вооружением и оборудованием. По мнению французских специалистов, «Сюпер-Мираж» 4000 по летно-техническим данным и возможностям значительно превосходит все предыдущие разработки французских авиаконструкторов и должен стать основным ударным истребителем тактической авиации Франции с середины 80-х годов. Как и «Мираж» 2000, «Сюпер-Мираж» 4000 предполагается не только поставлять на вооружение ВВС Франции, но также экспортировать в другие страны, в частности Ближнего Востока и Африки.

Описание самолета. При сохранении общей конструктивной схемы истребителя «Мираж» 2000 в новом самолете проведены некоторые изменения аэродинамической схемы, а также использована двухдвигательная силовая установка.

В отношении аэродинамической схемы новый самолет отличается прежде всего использованием управляемых дестабилизаторов, которые расположены на воздухозаборниках перед основным треугольным низкорасположенным крылом. Наличие дестабилизаторов и включение их в систему аэродинамического управления позволило значительно улучшить взлетно-посадочные характеристики и маневренность самолета на до– и сверхзвуковых скоростях. По аэродинамической схеме истребитель– бомбардировщик «Сюпер-Мираж» 4000 в некоторой степени аналогичен самолетам ХВ-70А, «Гриффон» и «Вигген».

Рис. 2.193. Проекции истребителя-бомбардировщика «Сюпер-Мираж» 4000.

Другие изменения касаются кабины пилота, фонарь которой значительно выступает за теоретический контур фюзеляжа (что улучшает обзор вперед и по сторонам), и тормозных щитков, перенесенных с крыла в хвостовую часть фюзеляжа.

По аналогии с самолетом «Мираж» 2000 в «Сюпер-Мираже» 4000 использованы:

– фюзеляж полумонококовой конструкции и многолонжеронное крыло;

– стреловидный киль с рулем направления; -электродистанционная система управления с бортовым вычислительным комплексом и мультиплексной шиной информационного обмена;

– трехстоечное шасси (передняя стойка-со спаренными колесами, убирается в фюзеляж; главные-с одинарными колесами, убираются в крыло и фюзеляж).

Управление самолетом по курсу и крену осуществляется с помощью руля направления и элевонов, расположенных в хвостовой части крыла вдоль размаха. Для управления по тангажу используются элевоны либо элевоны и де– стабилизаторы, выполняющие в этом случае функции переднего горизонтального оперения. Крыло оборудовано также носовыми щитками, которые отклоняются автоматически по сигналам электродистанционной системы управления.

В качестве приводов всех управляющих поверхностей используются необратимые бустеры.

Управление носовыми щитками и элевонами, осуществляемое с помощью бортовой ЭВМ, позволяет увеличить кривизну профиля крыла при маневрах и тем самым уменьшить радиус виража. Применение наряду с механизацией крыла управляемых дестабилизаторов обеспечивает удовлетворительные летные характеристики самолета при углах атаки до 40°.

Самолет оборудован импульсной доплеровской РЛС с электронной автоматизированной системой управления огнем. Радиолокатор с антенной диаметром 660 мм позволяет обнаруживать цели типа истребитель на расстоянии до 120 км. Возможно также обнаружение и сопровождение наземных целей. Угол обзора РЛС в режиме поиска составляет 120°. Бортовой вычислитель, включенный в систему управления огнем, обеспечивает сопровождение одновременно нескольких целей. На самолете установлена система радиоэлектронного противодействия, в которую входят пассивные средства обнаружения радиоизлучения и автоматическое устройство создания активных помех.

Двигательная установка. На опытных образцах «Сюпер-Мираж» 4000 устанавливались два турбовентиляторных двигателя М-53-5 фирмы SNECMA тягой на форсаже 88,2 кН (9000 кГ) каждый. Серийные самолеты предполагается оснащать усовершенствованными двигателями М-53-Р-2 с форсажной тягой до 95,1 кН (9700 кГ). Применение таких двигателей увеличивает тяговооруженность самолета до 0,97 (при номинальной взлетной массе 20000 кг) и обеспечивает ему высокие разгонные характеристики и возможности маневрирования на вертикалях.

На самолете использованы боковые полукруглые регулируемые воздухозаборники и регулируемые многостворчатые сопла. Топливо размещается в фюзеляжных и дополнительных подвесных (под консолями крыла и фюзеляжем) баках. Запас топлива на самолете в ~ 4 раза больше, чем у «Миража» 2000.

Вооружение. Стационарное вооружение состоит из двух скорострельных пушек DEFA калибром 30 мм. Самолет имеет 11 узлов наружных подвесок (включая 4 подкрыльных пилона), на которых можно размещать разнообразное вооружения, включая 4 У ? класса воздух-воздух, 8-14 ракет класса воздух – земля, блоки НУРС SNEB, до 27 250-килограммовых бомб.