Авиация и космонавтика 1998 01


На пути к истребителю пятого поколения



ПОЛЕТ "БЕРКУТА"


Владимир ИЛЬИН


Изображение к книге Авиация и космонавтика 1998 01

В конце сентября 1997 года в истории отечественной авиации произошло историческое событие - состоялся полет нового экспериментального самолета, С-37 "Беркут", который может стать прототипом отечественного истребителя пятого поколения. Хищная черная птица с белым носом, оторвавшись от бетона взлетно-посадочной полосы аэродрома в Жуковском, быстро исчезла в сером подмосковном небе, возвестив громом своих турбин о начале нового этапа в биографии российской истребительной авиации.

Исследования облика истребителя пятого поколения начались в нашей стране, как и в США, в середине 1970-х годов, когда машины четвертого поколения - Су-27 и МиГ-29 - делали лишь свои "первые шаги". Новые самолеты должны были иметь значительно более высокий боевой потенциал, чем их предшественники. К работе были привлечены ведущие отраслевые научные центры и ОКБ. Совместно с заказчиком постепенно были сформулированы основные положения концепции нового истребителя - многофункциональность, т.е. высокая эффективность при поражении воздушных, наземных, надводных и подводных целей, наличие круговой информационной системы, освоение крейсерских режимов полета на сверхзвуковых скоростях. Предусматривалось и достижение кардинального уменьшения заметности самолета в радиолокационном и инфракрасном диапазонах в сочетании с переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации, а также на режимы повышенной скрытности. Предполагалась интеграция всех имеющихся информационных средств и создание бортовых экспертных систем.

Самолет пятого поколения должен был обладать способностью осуществлять всеракурсный обстрел целей в ближнем воздушном бою, а также вести многоканальную ракетную стрельбу при ведении боя на большой дальности.

Предусматривалась автоматизация управления бортовыми информационными и помеховыми системами; повышенная боевая автономность за счет уставновки в кабине одноместного самолета индикатора тактической обстановки с возможностью микширования информации (т.е. одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе "картинок" от различных датчиков), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками.

Аэродинамика и бортовые системы истребителя пятого поколения должны были обеспечивать возможность изменения угловой ориентации и траектории движения самолета без сколько-нибудь ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгой координации и согласования движений управляющих органов. От самолета требовалось "прощать" грубые погрешности пилотирования в широком диапазоне условий полета.

Перспективный самолет планировалось оснастить автоматизированной системой управления на уровне решения тактических задач, имеющей экспертный режим "в помощь летчику".

Одним из важнейших требований к российскому истребителю пятого поколения являлась "сверхманевренность" - способность сохранять устойчивость и управляемость на углах атаки 90° и более. Следует заметить, что "сверхманевренность" первоначально фигурировала и в требованиях к американскому истребителю пятого поколения, создававшемуся, практически одновременно с российской машиной, по программе ATF. Однако в дальнейшем американцы, столкнувшись с трудноразрешимой задачей совместить в одном самолете малую заметность, сверхзвуковую крейсерскую скорость и "сверхманевренность", вынуждены были пожертвовать последней (маневренные возможности американского истребителя ATF/F-22, вероятно, лишь приближаются к уровню, достигнутому на модернизированном самолете Су-27, оснащенном системой управления вектором тяги).


Изображение к книге Авиация и космонавтика 1998 01

С-37 "Беркут" в полете


Отказ ВВС США от достижения сверхманевренности мотивировался, в частности, быстрым совершенствованием авиационного вооружения: появление высокоманевренных всеракурсных ракет, нашлемных систем целеуказания и новых головок самонаведения позволяло отказаться от обязательного захода в заднюю полусферу противника. Предполагалось, что воздушный бой теперь будет вестись на средних дальностях с переходом в маневренную стадию лишь в крайнем случае, "если что-то сделано не так". Однако в истории военной авиации уже не раз отказывались от ближнего маневренного воздушного боя, но впоследствии теоретические выкладки опровергались жизнью - во всех вооруженных конфликтах (за исключением, разве что, бутафорской "Бури в пустыне") истребители, вступавшие в бой на больших дальностях, как правило, переводили его на меньшие дистанции и часто завершали меткой пушечной очередью, а не ракетным пуском. Вполне прогнозируется ситуация, когда совершенствование средств РЭБ, а также уменьшение радиолокационной и тепловой заметности истребителей приведет к падению относительной эффективности ракет большой и средней дальности. Кроме того, даже при ведении дальнего ракетного боя с использованием обеими сторонами оружия примерно равных возможностей, преимуществом будет обладать тот прототивник, который сумеет быстрее сориентировать свой истребитель в направлении цели, что позволит полнее использовать динамические возможности своих ракет. В этих условиях особое значение приобретает достижение максимально высоких угловых скоростей неустановившегося разворота как на дозвуковой, так и на сверхзвуковой скорости. Поэтому требование сверхманевренности для российского истребителя пятого поколения, несмотря на всю сложность проблемы, осталось неизменным.

В качестве одного из решений, обеспечивающих получение требуемых маневренных характеристик, рассматривалось применение крыла обратной стреловидности (КОС). Такое крыло, обеспечивающее определенные компоновочные преимущества по сравнению с крылом прямой стреловидности, пытались использовать в военной авиации еще в 1940-е годы. Первым реактивным самолетом с крылом обратной стреловидности стал германский бомбардировщик Юнкере Ju 287. Машина, совершившая первый полет в феврале 1944 года, была расчитана на максимальную скорость 815 км/ч. В дальнейшем два опытных бомбардировщика этого типа достались СССР в качестве трофеев.

В первые послевоенные годы в нашей стране велись и собственные исследования КОС применительно к скоростным маневренным самолетам. В 1945 году по заданию ЛИИ конструктором П.П.Цыбиным было начато проектирование экспериментальных планеров, предназначенных для отработки аэродинамики перспективных истребителей. Планер набирал высоту, буксируемый самолетом, а для разгона до околозвуковых скоростей пикировал, включая при этом пороховой ускоритель. Один из планеров, ЛЛ-3, вышедший на испытания в 1947 году, имел крыло обратной стреловидности и достигал скорости 1150 км/ч (М=0,95).

Однако в то время реализовать преимущества такого крыла не удалось, т.к. КОС оказалось особо подвержено аэродинамической дивиргенции -потере статической устойчивости при достижении определенных значений скорости и углов атаки. Конструкционные материалы и технолгии того врмени не позволяли создать крыло обратной стреловидности, имеющее достаточную жесткость. К обратной стреловидности создатели боевых самолетов вернулись лишь в середине 1970-х, когда в СССР и США приступили к работам по изучения облика истребителя пятого поколения. Применение КОС позволяло улучшить управляемость на малых полетных скоростях и повысить аэродинамическую эффективтивность во всех областях летных режимов. Компоновка с крылом обратной стреловидности обеспечивала лучшее сочленение крыла и фюзеляжа, а также оптимизировала распределения давления на крыле и ПГО. По расчетам американских специалистов, применение крыла обратной стреловидности на самолете типа F-16 должно было привести к увеличению угловой скорости разворота на 14%, а радиуса действия - на 34%, при этом взлетно-посадочная дистанция сокращалась на 35%. Прогресс авиастроения позволял решить проблему дивиргенции за счет примеенения композиционных материалов с рациональным расположением волокон, увеличивающим жесткость крыла в заданных направлениях.


Изображение к книге Авиация и космонавтика 1998 01

Модель МиГ-23 с крылом обратной стреловидности в гидродинамической трубе


Изображение к книге Авиация и космонавтика 1998 01

Планер ЛЛ-2 Цыбина к крылом обратной стреловидности, 1947 г.


Однако создание КОС ставило ряд сложнейших задач, решить которые можно было лишь в результате проведения широкомасштабных исследований. Для этих целей в США по заказу ВВС был построен самолет Грумман Х-29А. Машина, имевшая аэродинамическую схему "Утка", была оснащена КОС с углом стреловидности 35° Х-29А был чисто экспериментальной машиной и, разумеется, не мог служить прототипом для реального боевого самолета. В целях уменьшения стоимости в его конструкции широко использовались узлы и агрегаты серийных истребителей (носовая часть фюзеляжа и передняя опора шасси - от F-5A, основное шасси - от F-16 и т.п.). Первый полет экспериментального самолета состоялся 14 декабря 1984 года. До 1991 года две построенные машины выполнили, в общей сложности, 616 полетов. Однако программа Х-29А не принесла лавров ее инициаторам и расценивается в США как неудачная: несмотря на применение наиболее современных конструкционных материалов, американцам так и не удалось в полной мере справиться с аэродинамической ди-виргенцией, а КОС более не рассматривалось как атрибут перспективных истребителей ВВС и ВМС США (в частности, среди многочисленных компоновок, изучавшихся по программе JSF, самолеты с крылом обратной стреловидности отсутствовали).