Текст книги "100 великих чудес техники"
Автор книги: Сергей Мусский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 23 (всего у книги 42 страниц)
Тем временем в Центре Келдыша разрабатывается еще более эффективные системы обеспечения малозаметности третьего поколения, основанные на новых физических принципах.
Стратегический бомбардировщик B-2
Стратегический бомбардировщик «Нортроп» B-2 знаменовал собой возвращение американских конструкторов к забытой, казалось, схеме «летающее крыло» Возрождение «летающего крыла» было связано с новой военно-политической обстановкой, требованием повысить вероятность прорыва ПВО потенциального противника в условиях резко улучшившихся средств радиолокационного обнаружения самолета.
B-2 стал первым самолетом, в котором малоотражающие формы приближаются к идеалу, обеспечивая равномерное рассеяние радиолокационных волн.
Джек Нортроп, основатель фирмы, носящей его имя, вряд ли мог предвидеть такой поворот событий. Создав в 1939 году в возрасте 44 лет свою фирму, он отдал много сил, чтобы довести до практического применения схему «летающее крыло», апологетом которой он был.
Начав с экспериментальных N-1M (1940) и N-9M (1942), он создал первое тяжелое «летающее крыло» – поршневой XB-35 (1946), а затем на его основе – реактивный YB-49 (1947). Бомбардировщик XB-35, почти не имевший выступающих из крыла частей, был ближе всего к конфигурации идеального «летающего крыла». Но даже несмотря на свои высокие характеристики, он уступил в конкурсе самолету «Конвэр» B-36, имевшему традиционную компоновку. Не имел также успеха бомбардировщик YB-49, хотя он и заслужил одобрительный отзыв тогдашнего президента Гарри Трумэна. Побывав в 1949 году на борту бомбардировщика, президент заявил, выбравшись из него: «Чертовски интересный самолет, может быть, мы закажем несколько таких машин». Все же YB-49 не смог противостоять конкуренции со стороны «Боинга» B-47. Среди главных причин этого были потенциально меньшая максимальная скорость и недостаточная динамическая устойчивость на больших высотах.
По отзывам знавших Нортропа людей, это был не только «гениальный авиационный конструктор» Он отличался сердечностью, дружелюбием, вдумчивостью. Нортроп покинул свою корпорацию в 1952 году, тяжело восприняв неудачу «летающих крыльев» и будучи убежден, что стал жертвой нечистоплотной конкуренции.
В 1976 году, когда исследования стали однозначно указывать на преимущества «летающего крыла» в малозаметности, Джек Нортроп, не терявший надежды на реализацию своих идей, направил письмо с просьбой еще раз оценить аэродинамику и конструктивные особенности самолетов этой схемы. Полученный ответ гласил: «Наш анализ подтверждает давно уже высказанную Вами уверенность в прочностных и аэродинамических преимуществах такой схемы, а исследования, проведенные для нас фирмами-изготовителями тяжелых самолетов, еще более убеждают нас в справедливости подобной оценки».
Незадолго до кончины конструктора в феврале 1981 года ему была показана модель будущего бомбардировщика B-2. Очевидцы передают, что расчувствовавшийся и прослезившийся престарелый Нортроп тихо произнес: «Теперь я знаю, зачем Господь даровал мне последние четверть века жизни». 20 октября 1981 года с фирмой «Нортроп» был заключен контракт на громадную сумму – 7,3 миллиарда долларов – на разработку самолета, имевшего фирменное обозначение N-14 и получившего от ВВС обозначение B-2.
Создание малозаметного бомбардировщика официально началось 22 августа 1980 года. Однако, кроме самого факта существования программы, все остальные сведения оставались секретными. B-2 был частично рассекречен лишь в апреле 1988 года, когда ВВС впервые опубликовали официальный рисунок самолета, а 22 ноября 1988 года был продемонстрирован и сам бомбардировщик.
Первый полет опытного самолета состоялся 17 июля 1989 года. К этому времени B-2 выполнил большую программу. Некоторые элементы конструкции прошли ресурсные испытания, соответствующие двум срокам службы.
B-2 проектировался как многоцелевой бомбардировщик, способный доставлять ядерное и обычное оружие и поражать мобильные и сильнозащищенные стационарные цели в условиях противодействия современных советских средств ПВО. По планам, составленным во второй половине 1980-х годов, намечалось использовать самолеты B-2 в роли бомбардировщиков прорыва ПВО. Испытывались также возможности самолета обнаруживать цели и вести разведку в сочетании с несением оружия.
Бомбардировщику отведена важная роль в исследуемой вооруженными силами США концепции «победа-сдерживание-победа», предусматривающей возможность победы США в одновременно ведущихся двух локальных войнах. Исследования показали, что группа из трех B-2 может в течение секунд полностью уничтожить бронетанковую дивизию на марше. При использовании двадцати самолетов, базирующихся недалеко от района цели, малозаметные бомбардировщики могут в течение долгого времени выводить из строя по одной бронетанковой дивизии в день.
Для иллюстрации эффективности B-2 его сравнивают с нарядом самолетов, необходимых для доставки 110 тонн обычных бомб в район Северной Африки. Для выполнения этой задачи потребовались бы две авианосные группы с личным составом 12000 человек, или 10 бомбардировщиков B-52H с 32 топливозаправщиками, 14 вспомогательными самолетами и экипажами численностью 202 человека, или 30 бомбардировщиков FB-111 с 57 топливозаправщиками, 14 вспомогательными самолетами и экипажами численностью 302 человека. В то же время эту задачу смогли бы выполнить шесть B-2 с шестью топливозаправщиками и 36 членами экипажей.
Бомбардировщик B-2 стал одной из первых «жертв» резкого изменения геополитической обстановки после распада СССР. Вначале предполагалось построить 133 бомбардировщика, но в результате революционных преобразований в СССР министерство обороны США решило ограничиться постройкой всего 21 самолета. Тем не менее программа B-2 – одна из наиболее масштабных в истории американской авиации. В начале 1992 года только на фирме «Нортроп» в ней было занято 13400 человек. При цене более 2 миллиардов долларов B-2 стал самым дорогостоящим самолетом в истории авиации.
При разработке самолета использовалась система автоматизированного проектирования и подготовки производства с 400 терминалами, включающая базу данных по всем деталям самолета. Эта трехмерная база данных обеспечила подготовку производства без использования обычных бумажных чертежей, макетов и опытной оснастки, что в итоге позволило получить в производстве высокую точность обводов самолета.
Благодаря использованию базы данных проектные изменения вносились в технологические процессы в пять раз быстрее, чем обычно. По утверждению фирмы «Нортроп», она разработала и внедрила около девятисот новых материалов и процессов. Благодаря автоматизации производства прогнозируемая трудоемкость изготовления самолета в расчете на килограмм массы оказалась не выше, чем у пассажирского самолета «Боинг-757».
Очертания бомбардировщика напоминают бумеранг с ровной передней кромкой со стреловидностью около 35 градусов. Задняя кромка имеет пилообразную форму. Управление самолетом по трем осям осуществляется с помощью нескольких аэродинамических поверхностей, находящихся на задней кромке крыла.
B-2 сделан по схеме «летающее крыло» и не имеет вертикального оперения. Планер самолета построен, в основном, из титановых и алюминиевых сплавов с применением, прежде всего, углепластиков с бисмалеимидной и полиимидной матрицами, обладающими повышенной теплостойкостью по сравнению с эпоксидными связующими. Основным несущим компонентом конструкции служит однолонжеронный титановый кессон, расположенный в передней центральной части корпуса и в примыкающих промежуточных секциях, к которым крепятся углепластиковые консоли крыла, не имеющие сужения.
Основной способ снижения радиолокационной заметности самолета – организация изотропного рассеяния падающих волн благодаря плавному сопряжению элементов конструкции и минимальному числу выступающих элементов. Требуемые характеристики рассеяния достигаются с помощью поверхностей с тщательно подобранной кривизной переменного радиуса. Щели на внешней поверхности заделаны, двигатели и вооружение имеют внутреннее размещение.
Форма B-2 в плане образована двенадцатью прямыми линиями, что позволяет сконцентрировать все отражения в горизонтальной плоскости в нескольких основных узких секторах. Носок крыла имеет внутреннюю шиповидную радиопоглощающую конструкцию с сотовым заполнителем, используются радиопоглощающие покрытия. Эти покрытия, а также применение конструкционных материалов, чувствительных к ультрафиолетовому излучению, требуют поддержания определенного температурно-влажностного режима. Поэтому для самолета необходим индивидуальный ангар с системой кондиционирования воздуха.
Но одновременно применяемые радиопоглощающие покрытия не требуют от наземного обслуживающего персонала ношения специальной одежды и обуви. Это связано с их упругостью: образующиеся при надавливании тупыми предметами вмятины исчезают через несколько секунд и резиноподобный материал восстанавливает свою первоначальную форму. Чтобы поддержать малозаметность самолета, необходимо, прежде всего, сохранить гладкость контура его внешних обводов. Поэтому при изготовлении покрытий особое внимание направлено на то, чтобы не допустить образования постоянных царапин и вмятин. Если в процессе эксплуатации они все же появятся, то возможен ремонт поврежденных участков покрытия.
Экипаж состоит обычно из двух человек, размещающихся в герметической кабине на установленных рядом катапультируемых вверх креслах. Справа сидит командир экипажа, слева – второй летчик. Рабочее место каждого члена экипажа оснащено системой управления, и каждый летчик может самостоятельно выполнить весь полет.
Панели остекления имеют слой с фотореакционной способностью и становятся светонепроницаемыми при световом воздействии ядерного взрыва. Золотосодержащее покрытие остекления препятствует прохождению через него радиолокационного излучения. Летчики должны пилотировать самолет в противолазерных очках.
Силовая установка состоит из четырех турбореактивных двигателей с тягой по 8600 кгс. Воздухозаборники двигателей располагаются на крыльях самолета, здесь же находятся и выходные сопла для снижения вероятности обнаружения самолета ИК-аппаратурой противника. Самолет оборудован системой дозаправки топливом в воздухе, что позволяет увеличить дальность полета.
На B-2 установлены две РЛС с синтезированной апертурой и малой вероятностью перехвата сигналов. В каждой РЛС предусмотрен двадцать один режим работы, включающий картографирование местности, коррекцию навигационной системы и обеспечение полета в режиме следования рельефу местности. Режим синтезирования апертуры дает высокую разрешающую способность на дальности до 32 километров и позволяет обнаруживать с большой точностью неподвижные и мобильные баллистические ракеты.
Бортовой комплекс электронного оборудования имеет три основных режима: взлетный, боевой и посадочный. В боевом режиме соблюдается режим, близкий к радиомолчанию, с выключением всех систем, несущественных для доставки оружия.
Вооружение размещается на вращающихся пусковых установках в двух внутренних отсеках вооружения, располагающихся рядом в центральной части корпуса и закрывающихся двумя створками каждый. Во время сброса оружия заметность самолета увеличивается из-за открытых створок, что обусловило применение быстродействующих приводов их открытия и закрытия. Основное оружие бомбардировщика – свободнопадающие бомбы.
Некоторые характеристики самолета: размах крыла – 52,43 метра; длина самолета – 21,03 метра; высота самолета – 5,18 метра; площадь несущей поверхности – 477,52 квадратных метра. Взлетная масса бомбардировщика: максимальная – 181,44 тонны, нормальная – 168,42 тонны; максимальная расчетная нагрузка в отсеках вооружения – 22,7 тонны. Максимальная скорость на большой высоте – 950—1010 километров в час. Практический потолок – 15240 метров, а дальность полета с одной дозаправкой в воздухе – 18530 километров.
Вертолет КА-52 «Аллигатор»
При всех своих достоинствах любой самолет имеет один важный недостаток – для того чтобы оставаться в воздухе, он должен постоянно и с достаточно большой скоростью перемещаться в горизонтальной плоскости, ведь подъемная сила его крыльев напрямую зависит от скорости движения. Отсюда необходимость разбега при взлете и пробега при посадке, которые приковывают самолет к аэродрому.
Между тем часто возникает необходимость в таком летательном аппарате, который обладает подъемной силой, не зависящей от скорости полета, может вертикально подниматься и садиться, а кроме того, способен «зависать» в воздухе. Эта ниша после долгих конструкторских поисков была занята винтокрылой машиной – вертолетом.
Создание аппарата, обладавшего комплексом этих качеств, оказалось чрезвычайно сложным делом, поскольку теория вертолета намного сложнее теории самолета. Потребовались годы упорного труда многих конструкторов, прежде чем вертолет стал уверенно чувствовать себя в воздухе, хотя первые винтокрылые аппараты появились едва ли не в одно время с первыми самолетами. В 1907 году четырехвинтовой вертолет французов Бреге и Рише впервые смог оторваться от земли и приподнять над ней человека.
К 1911 году 22-летний студент МВТУ Борис Юрьев разработал в общих чертах всю схему одновинтового вертолета. Запатентовать ее он не смог, так как не имел на это денег. В 1914 году построил свой геликоптер шотландец Мумфорд. На нем впервые был осуществлен полет с поступательной скоростью. В 1924 году француз Эмишен впервые пролетел на своем вертолете по замкнутому кругу. В то же время Юрьев, заняв пост начальника Экспериментального аэродинамического отдела ЦАГИ, попробовал реализовать свою одновинтовую схему. Под его руководством Алексей Черемухин построил первый советский вертолет 1-ЭА.
Первые же испытания 1930 года дали блестящий результат. Пилотируемый Черемухиным вертолет уверенно отрывался от земли и легко взмывал на высоту нескольких сот метров, свободно описывал в воздухе восьмерки и другие сложные фигуры. В 1932 году Черемухин поднялся на этом вертолете на высоту 605 метров, поставив тем самым абсолютный мировой рекорд. Однако и этот вертолет был еще очень далек от совершенства. Он был слишком неустойчив.
В 1938 году под руководством Братухина был создан первый советский двухвинтовой вертолет 11-ЭА поперечной схемы.
В это время лидером в вертолетостроении была Германия. Талантливый конструктор Фокке создал в 1930-е годы несколько совершенных двухвинтовых вертолетов поперечной схемы. В 1937 году на его вертолете FW-61 были установлены мировые рекорды: высоты – 2439 метров, скорости – 123 километра в час, дальности – 109 километров.
Однако по праву слава основателя мирового вертолетостроения принадлежит Игорю Сикорскому. Именно он положил начало серийному производству вертолетов.
Испытание своего первого вертолета Сикорский провел в июле 1909 года во дворе своего дома в Киеве. Ранней весной 1910 года он собрал второй вертолет. Этот аппарат был первым и единственным в России, способным поднимать свой собственный вес. Однако затем Сикорский сконцентрировался на конструировании самолетов, где добился больших успехов. Он создал первые в мире четырехмоторные самолеты «Русский витязь» и «Илья Муромец». В 1919 году Сикорский эмигрировал в США, где в 1923 году основал свою фирму. Под его руководством были созданы пассажирские и военные самолеты и вертолеты.
Незадолго до своего пятидесятилетия, 14 сентября 1939 года, конструктор сам поднял в воздух свой экспериментальный VS-300. Вскоре последовал заказ на армейский вертолет связи и наблюдения. Двухместный S-47 был готов в декабре 1941 года и стал первым в мире вертолетом, запущенным в серийное производство. Он был единственным вертолетом стран антигитлеровской коалиции, принявшим участие во Второй мировой войне.
С той поры прошло почти шестьдесят лет, и на сегодняшний день Книга рекордов Гиннесса признает лучшим боевым вертолетом Ка-52 «Аллигатор». Это модификация известного вертолета Ка-50 «Черная акула».
«Черная акула» является дневным противотанковым одноместным вертолетом. Успешно пройдя трехэтапный конкурс, соперником в котором был двухместный ударный вертолет Ми-28, опытный образец Ка-50 совершил первый полет в 1982 году.
Уменьшение экипажа до минимума при умеренной загрузке летчика по управлению вертолетом и вооружением, а также соосная схема, обеспечивающая большую эффективность при висении, наборе высоты и полете на предельно малых высотах, принесли победу этому вертолету в конкурсе, в котором участвовал также Ми-28.
Композиционные материалы составляют 35 процентов от общей массы планера Ка-50. Двигатели установлены по бокам в верхней части фюзеляжа. Они оснащены пылезащитными и экранно-выхлопными устройства, снижающими соответственно износ лопаток турбокомпрессора и уровень инфракрасного излучения выхлопных газов.
Вертолет сделан по соосной схеме. Он имеет два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях, что позволило избавиться от рулевого винта на хвосте. Лопасти несущих винтов изготавливаются в основном из неметаллических материалов типа стеклопластика. Вертолет имеет трехстоечное с передним колесом убирающееся шасси.
Для несения вооружения на «Черной акуле» установлено крыло с размахом 7,3 метра, на консолях которого имеются по два пилона и по одному контейнеру. На пилонах могут устанавливаться неуправляемые реактивные снаряды или пусковые устройства с ПТУР «Вихрь». Пилоны могут поворачиваться в вертикальной плоскости вниз на 10 градусов. На консолях крыла в контейнерах установлены блоки выброса средств постановки помех.
Справа в нижней части фюзеляжа установлена одноствольная пушка калибра 30 миллиметров, первоначально разработанная для армейской БМП-2 (боекомплект 500 снарядов). Селективное питание пушки снарядами дает летчику при атаке цели возможность выбора типа снарядов (бронебойные или осколочно-фугасные). Пушка может отклоняться на 15 градусов по азимуту и на 30 градусов по углу возвышения.
Летчик может выбрать режим применения пушки, что повышает эффективность ведения стрельбы. Так, на малых дальностях стрельбы используется оперативный режим, когда летчик прицеливается всем вертолетом, а на больших дальностях стрельба ведется в автоматически точном режиме, при котором прицельно-навигационный комплекс, используя возможности поворота турели пушки, автоматически наводит ствол пушки на цель.
Оборудование вертолета нашлемной системой целеуказания позволило максимально разгрузить летчика при стрельбе управляемыми ракетами: после пуска ракеты нет необходимости выдерживать вертолет на определенной траектории, направленной к цели.
Работа летчика при выходе в район поиска и атаки цели на предельно малых высотах полета значительно облегчается, так как пилотажная информация размещается на индикаторе лобового стекла. Применение пушки и неуправляемых ракет также упрощается благодаря наличию на этом индикаторе прицельной информации.
Как и в Ми-28, для защиты летчика от средств поражения стрелкового и пушечного вооружения калибра до 20 миллиметров пилотская кабина полностью бронирована. Для спасения летчика в аварийных случаях на Ка-50 впервые в мире установлено катапультное кресло К-37, которое эффективно работает практически на всех высотах и скоростях полета. При этом перед катапультированием летчика лопасти несущих винтов автоматически отстреливаются. Возможность отстрела лопастей несущих винтов в полете потребовала пересмотра боевых порядков вертолетов с тем, чтобы исключить повреждение соседних вертолетов и не допустить гибели катапультирующегося летчика.
Кроме того, боевая живучесть вертолета Ка-50 повышена за счет исключения из его конструкции рулевого винта: длинная трансмиссия, механические элементы проводки управления в высоконагруженной хвостовой балке. Этой цели также служит кресло летчика, установленное на поглощающей энергию удара при падении вертолета сминаемой сотово-композиционной ферме.
Уменьшение численности экипажа Ка-50 до одного человека, которое ранее расценивалось как большое достоинство, на самом деле оказалось недостатком. Выяснилось, что данный вертолет не способен достаточно эффективно вести боевые действия без поддержки дополнительного вертолета-разведчика, который должен быть двухместным. Таким образом, суммарная численность экипажей составляет три человека. Видимо, именно этот факт подвиг КБ им. Камова к созданию двухместного варианта противотанкового вертолета.
По словам генерального конструктора ОКБ им. Камова Сергея Викторовича Михеева, «Ка-52 – вертолет, который на 85 процентов уже производится серийно». У Ка-50 новый вертолет «позаимствовал» силовую установку, крыло, оперение, шасси, вооружение, ряд бортовых систем.
Основное внешнее отличие от предшественника – двухместная кабина с поперечным расположением членов экипажа. Они размещены рядом, а не тандемом. Такое расположение членов экипажа не случайно. Вертолет предназначен для штурма наземных целей с предельно малых высот и в любых погодных условиях, днем и ночью.
Появление второго члена экипажа позволило резко расширить боевые возможности вертолета. Новый член экипажа обеспечивает ведение разведки или радиоэлектронной борьбы, обнаружение и опознавание целей на большом удалении, причем вне зависимости от погодных условий и времени суток. Теперь стало возможным вести целеуказание и целераспределение, взаимодействовать с наземными войсками и ударными самолетами.
В. Ильин и М. Никольский пишут в журнале «Авиация и космонавтика»: «Ка-52 можно назвать "вертолетом интеллектуальной поддержки", своеобразным диспетчером, управляющим действиями других боевых машин. В то же время он сохранил маневренность, вооружение и уровень защищенности, характерные для КА-50. Разумеется, введение второго члена экипажа и установка дополнительного оборудования при прежней силовой установке привели к тому, что летные характеристики «Аллигатора» по сравнению с "Черной акулой" несколько "подсели": снизились потолок и скороподъемность, на 0,5 уменьшилась максимальная эксплуатационная перегрузка. Однако Ка-52 и не предназначен для того, чтобы «грудью» лезть под огонь противника: он призван обеспечивать боевое применение более динамичных и «толстокожих» Ка-50, гармонично дополняя эти машины.
Основные задачи нового вертолета – разведка и управление боем – определили состав его радио– и оптоэлектронного оборудования.
На первом Ка-52 в носовой части фюзеляжа установлен тепловизор фирмы "Томпсон". Выбор французской аппаратуры обусловлен задержкой отработки аналогичных отечественных систем, а также стремлением ОКБ продемонстрировать потенциальным заказчикам возможности комплектования вертолета оборудованием как российского, так и иностранного производства. Во внушительного вида "шаре", размещенном над кабиной экипажа, располагается оптиколокационная система «Самшит» отечественной разработки, стабилизированная в трех плоскостях, в состав которой входит тепловизор, а также телевизионная и лазерная аппаратура. С правой стороны, под фюзеляжем, в гиростабилизированном «мячике» несколько меньших размеров располагается оптическая головка мощного телескопа, коллимированного с лазерным дальномером-целеуказателем (эта аппаратура позволяет обнаруживать и сопровождать с высокой точностью малоразмерные цели на дальности до 15 км, дополняя более «капризные» телевизионные и тепловизионные системы). Над втулкой верхнего несущего винта размещается РЛС "Арбалет"».
Кабина Ка-52 снабжена четырьмя экранными индикаторами на жидких кристаллах. Летчик располагает индикатором на лобовом стекле, а оператор – нашлемным прицелом-индикатором. Как и Ка-50, новый вертолет оснащен комплексом спасения К-37, обеспечивающим экипажу возможность аварийного покидания машины на всех полетных режимах.
Новый вертолет оснащен двумя двигателями ТВЗ-117ВМА Санкт-Петербургского НПО им. В.Я. Климова, развивающими мощность 2200 лошадиных сил. Однако возможности редуктора ВР-80, примененного на Ка-50 и Ка-52, обеспечивают дальнейшее наращивание мощности силовой установки. На вертолетах планируется установить двигатели новой модификации с максимальной мощностью по 2500 лошадиных сил.
Комплекс вооружения Ка-52 аналогичен примененному на вертолете Ка-50. В настоящее время ведутся работы по расширению комплекта вооружения Ка-50. Все решения, отработанные для «Черной акулы», будут внедрены и на «Аллигаторе». В частности, в качестве перспективного оружия боевых вертолетов называются гиперзвуковые противотанковые управляемые ракеты.
