Маневренность самолета - это его способность изменять за определенный промежуток времени свое положение в пространстве (направление, скорость и высоту полета), т. е. совершать эволюции, маневрировать в воздухе. Маневренные свойства самолета зависят от ряда факторов: аэродинамические и прочностные ограничения, располагаемая тяга двигателей, полетный вес и др. Эксплуатационная маневренность самолета определяется его управляемостью, приемистостью двигателей, быстротой включения реверса тяги, быстротой отклонения закрылков, щитков, спойлеров.

Управляемость самолета - это его способность изменять режим

полета по воле пилота (при отклонении им рычагов управления). При этом движения рычагов управления должны быть простыми и сопровождаться небольшими, но хорошо ощущаемыми на них усилиями.

Устойчивость самолета - способность его самостоятельно, без вмешательства пилота, сохранять заданный режим полета и возвращаться к исходному равновесию после прекращения действия внешних возмущений. Иначе говоря, устойчивость, по определению Н. Е. Жуковского, можно понимать как «прочность» равновесия.

Самолет должен быть устойчив относительно всех трех осей. Хорошие характеристики устойчивости необходимы для лучшей управляемости самолета. У устойчивого самолета более простые движения рычагами управления и меньше общая затрата нервной и мускульной энергии пилота на управление.

Для удобства рассмотрения устойчивость условно подразделяют на статическую устойчивость - свойство самолета обнаруживать тенденцию к восстановлению нарушенного равновесия в начальный момент времени и динамическую устойчивость - свойство самолета без вмешательства пилота восстанавливать исходный режим полета через некоторое время после прекращения действия возмущения.

Наличие статической устойчивости является необходимым, но недостаточным условием динамической устойчивости самолета.

Продольную статическую устойчивость разделяют на устойчивость по перегрузке - способность самолета самостоятельно, без вмешательства пилота, сохранять перегрузку исходного режима полета и на устойчивость по скорости - способность самолета самостоятельно, без вмешательства пилота, сохранять скорость исходного режима полета.

В случае полета со скольжением у самолета возникают путевой (относительно оси О у) и поперечный (относительно оси Олс) статические моменты. У самолета, обладающего путевой (флюгерной) устойчивостью, возникающий при скольжении момент стремится уничтожить скольжение. У поперечно устойчивого самолета возникающий при скольжении момент стремится накренить самолет в сторону, обратную скольжению. Накренение самолета вызывает разворот в сторону крена и способствует, таким образом, уничтожению скольжения.

Путевая устойчивость самолета обеспечивается в основном вертикальным оперением. Чем больше площадь всех вертикальных поверхностей (киль, форкиль, шайбы, гребни и др.) и чем больше плечо этих поверхностей до центра тяжести самолета, тем лучше путевая устойчивость самолета.

Поперечная устойчивость самолета обеспечивается углом поперечного V крыла и высотой киля. Чем больше угол поперечного V крыла и чем выше киль, тем лучше поперечная устойчивость самолета. Увеличение стреловидности крыла также способствует повышению поперечной устойчивости самолета.

У самолетов со стреловидными крыльями поперечная устойчивость в значительной мере зависит от угла атаки, возрастая по мере его увеличения.

Самолет с большой степенью поперечной устойчивости отвечает энергичным кренением на возникновение скольжения. При избыточной поперечной устойчивости существенно усложняется пилотирование в случае полета в болтанку и при возникновении несимметричной тяги.

Однако пилот в основном оценивает не проявление поперечной и путевой устойчивости в отдельности, а их совокупность. Одновременное проявление путевой и поперечной устойчивости рассматривается как боковая устойчивость самолета. Боковая устойчивость предусматривает определенную зависимость между путевой и поперечной устойчивостью.

При больших значениях величины у, поведение самолета оценивается как неудовлетворительное, т. е. возникновение скольжения сопровождается резким кренением и, как следствие, разбалтыванием самолета. Самолет попеременно кренится и рыскает из стороны в сторону.

Хорда условного прямоугольного крыла, имеющего при равных углах атаки одинаковые с крылом рассматриваемого самолета величины полной аэродинамической силы и продольного момента, называется средней аэродинамической хордой (САХ). Величина и положение САХ для каждого самолета указаны в техническом описании.

Так как самолет в воздухе вращается вокруг центра тяжести, то положение центра тяжести (центровка) оказывает существенное влияние

Выход центровки за установленный для данного типа самолета диапазон недопустим. Чрезмерное смещение центровки назад (за установленные ограничения) вызовет сначала ухудшение устойчивости самолета по перегрузке, а затем может привести к появлению неустойчивости. Однако и излишне передняя центровка затрудняет управляемость самолета и может привести к «нехватке руля» при посадке.

Разработка и производство авиационных турбореактивных двигателей (ТРД) сегодня является одной из наиболее наукоемких и высокоразвитых в научном и техническом отношении промышленных отраслей. Созданы, доведены до серийного выпуска и внедрены в массовую эксплуатацию авиационные газотурбинные двигатели четырех поколений.

Современные двухконтурные форсированные двигатели вдвое более экономичны по сравнению с первыми ТРД, имеют в 6-8 раз меньший удельный вес, их надежность возросла многократно, а ресурс увеличился более чем на два порядка. Развитие авиадвигателей основано на комплексе фундаментальных и прикладных исследований в аэро- и термодинамике, материаловедении, прочности и многих других областях. В двухконтурных турбореактивных двигателях (ТРДД) четвертого поколения параметры термодинамического цикла достигли весьма высокого уровня: температура газа перед турбиной доходит до 1650-1700 градусов Кельвина, степень повышения давления в компрессоре - до 40.

Еще более совершенны авиационные двигатели нового, пятого поколения, разработка которых ведется всего лишь в странах, обладающих необходимым научно-техническим и производственным потенциалом. Помимо России, только США, Англия и Франция владеют полным циклом создания и выпуска авиационных ГГД. Недаром атрибутом великой державы в наше время считается способность создавать и производить авиационные газотурбинные двигатели.

В свою очередь авиационное двигателестроение, базирующееся на наиболее передовых технологиях, стимулирует развитие всех тех отраслей промышленности, где требуются компактные, мобильные и хорошо управляемые источники энергии, - наземный и водный транспорт, теплоэнергетика, газоперекачка, технологии сушки, очистки, пожаротушения и т.д.

Мощная научная и производственная инфраструктура авиадвигателестроения в нашей стране, включающая уникальную по возможностями воспроизведения условий скоростного и высотного полета экспериментальную базу для стендовых испытаний, формировалась в течение многих десятилетий. Ныне, в условиях экономического кризиса, объемы опытно-конструкторских работ и выпускаемой продукции отечественного авиадвигателестроения упали в 5 и более раз, а численность работников снизилась практически вдвое. Производственные мощности предприятий используются всего на 10-20%. В структуре цены на двигатель затраты на топливо, материалы и энергию выросли в 1,5-2 раза и составляют более 50%, а доля фонда оплаты труда уменьшилась в 3-5 раз - до 4-6%. Поэтому разработка новых двигателей и модернизация серийных, создание научно-технического задела в обеспечение двигателей следующего поколения требует серьезных усилий организационно-финансового характера со стороны как государства, так и промышленности.

В последние 25-30 лет вышли на первый план ряд факторов, оказывающих сильное влияние на состояние и перспективы мирового авиадвигателестроения. Среди них в первую очередь необходимо отметить рост стоимости, увеличение полных сроков разработки и цены авиадвигателей. Этот период связан с развитием двухконтурного двигателя как основного типа ГТД для до- и сверхзвуковой авиации, в результате освоения которого рентабельность и экологические характеристики воздушного транспорта, боевая эффективность военной авиации были намного улучшены. Рост стоимостных показателей авиадвигателей приобретает экспоненциальный характер, при этом от поколения к поколению становится больше доля поисковых исследований по созданию опережающего научно-технического задела (НТЗ). Так, по ориентировочным данным для авиадвигателестроения США, при переходе от четвертого к пятому поколению она возрастает по затратам с 15% до 60%, а по срокам - почти в 2 раза.

Создание опережающего НТЗ по перспективным авиационным двигателям является приоритетным направлением в национальной научно-технической политике индустриально развитых стран Запада. Раннее выявление для выполнения данной задачи технических проблем и путей их решения позволяет существенно снизить затраты на разработку и сертификацию двигателя. Лидирующее положение при этом имеет рождение новых технологий применительно к двигателям военного назначения как наиболее напряженным по параметрам процесса. Программы НТЗ финансируются в основном из средств государственного бюджета.

ОСНОВА НЫНЕШНИХ УСПЕХОВ

Высокий конструктивно-технологический уровень решений, реализуемых в двигателях для боевой авиации, определяет их авангардную роль в развитии авиационного двигателестроения в целом. Двигатели для маневренных самолетов-истребителей характеризуются наивысшим уровнем технического, прежде всего весового совершенства. Само появление авиационного ГТД в конце 30-х годов и его широкое распространение в 40-50-х годах, начавшееся с истребительной авиации, связано с органическими свойствами ТРД - возможностью увеличения тяговой мощности в полетных условиях.

Развитие самолетов-истребителей характеризуется непрерывным ростом тяговооруженности (отношения веса к тяге) как средства обеспечения маневренных свойств и превосходства в воздухе. Именно это обстоятельство определяет непрерывное ужесточение требований к снижению удельного веса двигателей маневренных машин. Благодаря уменьшению удельного веса двигателей от уровня 0,7-0,8 (ТРД первого поколения) до уровня 0,12-013 (ТРДД четвертого поколения) взлетная тяговооруженность увеличилась от 0,3 у реактивных истребителей первого поколения до величины, превышающей 1 у современных истребителей четвертого поколения.

Освоение уже в 50-х годах сверхзвуковой области скоростей полета привело к необходимости обеспечения многорежимности силовых установок самолетов, требования к которой еще более ужесточаются в связи с тенденцией к обеспечению многофункциональности современных боевых машин. Результатом этого в истребительной авиации является тенденция более быстрого снижения удельного веса двигателя по сравнению с ростом тяговооруженности самолета.

Решение сложнейшей научно-технической задачи создания двигателя, сочетающего столь противоположные требования, как малый удельный вес и многорежимность, сделало необходимым освоить схему двухконтурного ТРД с форсажной камерой (ТРДДФ), отличающегося весьма сложным рабочим процессом. Это, в свою очередь, потребовало разработки:

Принципиально новых конструкционных материалов с высокой удельной прочностью (титановые, жаропрочные порошковые и монокристаллические сплавы и др.);

Высокотемпературных кольцевых камер сгорания и высокоперепадных турбин;

Малоступенчатых регулируемых компрессоров с большой работой в ступени;

Электронных цифровых систем управления, интегрированных с системой технической диагностики.

Создание в 70-80-х годах базовых ТРДДФ четвертого поколения РД-ЗЗ (ЛНПО им. В.Я. Климова), АЛ-31Ф (ОАО "Люлька-Сатурн"), Д-30Ф6 (ОАО "Авиадвигатель") для истребителей - крупное научно-техническое достижение отечественного авиадвигателестроения. Исключительные качества данных образцов (низкий удельный вес, сниженное число ступеней лопаточных машин, широкий диапазон условий эксплуатации, устойчивость компрессоров при полете о большими углами атаки, короткая широкодиапазонная форсажная камера с регулируемым соплом, высокие динамические характеристики и отсутствие ограничений на перемещение рычага управления) позволяют считать их наиболее удачными среди современных двигателей маневренных сверхзвуковых машин, о чем свидетельствует общепризнанный успех МиГ-29, Су-27, МиГ-31. К многорежимным двигателям четвертого поколения относятся и ТРДДФ НК-25, НК-32 (ОАО СНТК им. Н.Д. Кузнецова) для самолетов дальней и стратегической авиации - самые мощные в мире.

Отечественные сверхзвуковые многорежимные ТРДДФ четвертого поколения появились при научном обеспечении и непосредственном участии ЦИАМ.

В двигателях нового пятого поколения для маневренных сверхзвуковых самолетов тенденции развития многорежимного ТРДДФ малого веса дополнены новыми требованиями - обеспечение сверхзвукового крейсерского полета, снижение заметности, отклонение вектора тяги при высокой надежности и большом ресурсе. В связи с проблемой закупок на передний план выдвигается задача установления соответствия стоимости двигателя и затрат на его эксплуатацию покупательной способности заказчика.

В 80-х годах В ОАО "Люлька-Сатурн" были начаты работы над ТРДДФ пятого поколения АЛ-41Ф для нового многофункционального истребителя. Концепция и технический облик двигателя нового поколения разработаны на основе поисковых исследований, выполненных совместно ЦИАМ и конструкторскими бюро.

ВКЛАД ИНСТИТУТА

В 80-х годах отечественное двигателестроение вплотную занялось НТЗ, причем данный труд по своим масштабам не уступал зарубежным программам. Однако существенное сокращение бюджетного финансирования привело к отставанию в разработке двигателя пятого поколения и обусловило низкие темпы создания НТЗ для двигателей шестого поколения. Проводимые в ЦИАМ работы по созданию экспериментального НТЗ для двигателей следующего поколения являются приоритетными в тематике института, но из-за недостаточного выделения средств выполняются в ограниченном объеме и низкими темпами. Продолжение этой тенденции приведет к катастрофическому отставанию в развитии отечественных двигателей от мирового уровня.

Современная методология создания двигателей опирается на интеграцию систем трехмерного моделирования, компьютерного проектирования и автоматизированного изготовления, что создает основу для сокращения доли наиболее дорогой компоненты "доводки" - его отработки на опытных образцах. В ЦИАМ внедрены трехмерные методы расчета нестационарных вязких течений на основе решения уравнений Навье-Стокса и обратных задач оптимизации элементов, многодисциплинарные подходы к исследованию газодинамики и теплообмена в дисковых полостях, анализу измерения зазоров в двигателе и решению ряда других проблем. Получило развитие моделирование нестационарных процессов для анализа процессов потери газодинамической устойчивости и флаттера в компрессорах и т.д.

Одной из наиболее сложных является задача освоения высоких температур газа. Применение монокристаллических лопаток с проникающим охлаждением находится в ряду перспективных направлений создания турбин, работающих при температуре газа 2000-2200 градусов Кельвина. ЦИАМ обладает комплексом технологий, необходимых для успешного создания перспективной рабочей лопатки турбины высокого давления. Совместно с ВИАМ и ГНПП "Салют" проводятся исследования по оптимизации конструктивно-технологических решений.

В ЦИАМ разработана высокотемпературная (до 2100 градусов Кельвина) модульная камера сгорания для двигателей с повышенным ресурсом и низким уровнем эмиссии вредных веществ. Многократное увеличение ресурса обеспечивается применением двухстенной перфорированной или сегментной жаровой трубы, что способствует также снижению неравномерности поля температуры на выходе из камеры, турбины.

Один из факторов, обеспечивающих "доступность" двигателя, - уменьшение числа его деталей путем снижения числа ступеней лопаточных машин, что удешевляет цену производства и ремонта.

Развитие компрессоров авиационных двигателей идет в направлении увеличения аэродинамической нагрузки на ступени, благодаря чему уменьшается их число. В то же время обостряется проблема обеспечения вибрационной прочности лопаточных машин из-за таких факторов, как повышение напорности ступеней и применение конструкций с низким демпфированием (моноколеса - "блиски" с лопатками малого удлинения). Для решения проблемы вибрационной прочности разработаны оригинальные методы бесконтактной диагностики колебаний, позволяющие идентифицировать причину их возникновения (резонанс, флаттер, вращающийся срыв).

Разработка и внедрение новых материалов и конструктивно-технологических решений являются решающим фактором в создании двигателей нового поколения. ЦИАМ совместно с Всероссийским институтом авиационных материалов, некоторыми технологическими институтами и ОКБ разработал программу критических (ключевых) технологий, предусматривающую создание высокоэффективных элементов и узлов двигателей на основе использования высокопрочных титановых и никелевых сплавов (монокристаллических, порошковых, интерметаллидов и др.), композиционных материалов, прогрессивных методов литья, сварки, прессования, нанесения покрытий и т.д.

В перспективных системах автоматического управления (САУ) двигателей будут использоваться "интеллектуальные" датчики, исполнительные механизмы и устройства для дозирования топлива, содержащие встроенные процессоры, которые осуществляют первичную обработку и коррекцию данных. При этом упрощается интеграция САУ с системами самолета и системой контроля и диагностики, уменьшается масса соединительных линий и повышается надежность всей системы.

Разработка и внедрение экономически эффективных методов эксплуатации при обеспечении безопасности полетов является важнейшей задачей отечественного двигателестроения. Ее решение основывается на совершенствовании методов управления ресурсами двигателя. Значительные резервы увеличения ресурса связаны с эксплуатацией двигателей по техническому состоянию, где ключевую роль играет совершенствование систем технической диагностики, основными направлениями которого являются реализация в бортовых системах алгоритмов прогнозирования возникновения отказов и автоматизация принятия диагностических решений.

Создание семейств двигателей различной тяги (мощности) и назначения на основе базового изделия и его газогенератора является также одним из наиболее важных путей снижения стоимости жизненного цикла (СЖЦ) и повышения "доступности". Преимущества от унификации за счет создания семейств двигателей проявляются на всех этапах жизненного цикла.

Для реализации этого подхода необходимо наличие у базового двигателя "запаса на развитие", обоснованный выбор которого также осуществляется на основе накопленного НТЗ. Пути всемерного сокращения затрат лежат в основе разработок современной методологии создания двигателей, проводимых в ЦИАМ совместно с промышленностью.

Практика показывает, что современные самолеты состоят на службе не менее 25-30 лет. Расширение в течение этого периода функций, объема и сложности выполненных ими задач обусловливают возрастание взлетного веса машин. Для сохранения и увеличения тяговооруженности необходимо соответствующее увеличение тяги как основного условия обеспечения эксплуатационных характеристик и маневренности. Поэтому одним из актуальных направлений развития семейства является создание модификаций с большей тягой при габаритных ограничениях, налагаемых требованиями взаимозаменяемости с исходной (базовой) моделью двигателя. Это делает необходимым применение новых конструктивно-технологических решений, присущих двигателям нового поколения. Таким образом, и в случае модернизации необходим НТЗ, использование новейших достижений по линии которого придает новой модификации черты двигателя следующего поколения, но при этом ее создание обходится намного дешевле разработки совершенно нового двигателя той же тяги.

ПУТЬ К ШЕСТОМУ ПОКОЛЕНИЮ

Двигатели шестого поколения для боевой авиации, создание которых следует ожидать в 2010-2015 гг., по отношению к пятому поколению должны обладать рядом характеристик, придающих качественно новый уровень боевому самолету. К ним относятся уменьшение удельного веса двигателя в 1,4-2 раза, удельного расхода топлива - на 15-30%, повышение надежности на 60-80%, обеспечение ресурса двигателя, соответствующего 0,5-1 ресурса планера, снижение в 2-3 раза трудоемкости обслуживания и, в совокупности, - более низкое СЖЦ.

Высокий уровень весового и эксплуатационного совершенства двигателя шестого поколения должен быть обеспечен путем реализации в его конструкции предельно высокой температуры газа перед турбиной (2300-2400 градусов Кельвина), применения композиционных материалов для изготовления основных узлов двигателя, интегральной САУ на основе электропривода, "сухой" подвески роторов, принципиально новых технологий изготовления узлов.

Осуществление в США на госбюджетной основе национальной программы ключевых технологий авиадвигателестроения IНРТЕТ, а также развивающих и дополняющих ее иных программ с ориентировкой на глобализацию присутствия американской военной авиации около 2015 г. имеет конечной целью достижение монопольного положения авиатехники и моторостроения Соединенных Штатов в ближайшие десятилетия при вытеснении с рынка производителей авиатехники иных стран, в том числе России, и в первую очередь отечественного авиадвигателестроения - ключевой отрасли авиапромышленности.

Необходима четкая концепция развития отечественного авиадвигателестроения как непременной составной части общей концепции развития авиации нашей страны в виде единого взаимосвязанного комплекса, обеспечивающего разработку, производство и эксплуатацию авиатехники военного назначения и воздушного транспорта. Развитие авиадвигателестроения должно базироваться на принципах сбалансированного, обеспечивающего национальные приоритеты сочетания работ в направлениях модернизации существующих и создания новых двигателей, планомерного накопления НТЗ для двигателей следующего поколения. Необходимо государственное регулирование стоимости топливно-энергетических и материальных ресурсов. Должно быть законодательно закреплено осуществление государственной политики, направленной на поддержку отраслей, использующих высокие технологии. Паритетность и конкурентоспособность двигателей - как новых, так и модернизируемых - будут во многом определяться достижениями в области перспективных ключевых технологий - важнейшей составляющей научно-технического потенциала.

На протяжении всей истории военной авиации скорость, маневр и огонь являлись ключевыми факторами, определяющими боевую эффективность истребителя. Находясь в тесной взаимосвязи, они оказывали решающее влияние на основные направления развития боевой авиационной техники. В то же время на каждом очередном этапе эволюции истребителя при формировании тактико-технических требований, проектировании и освоении новых авиационных комплексов, а также при разработке тактики воздушного боя и удара по наземным объектам решались задачи поиска оптимального соотношения между требованиями повышения скорости, маневренности и мощности авиационного вооружения.

При создании реактивных истребителей второго и третьего поколений — МиГ-21, МиГ-23, Су-15, F-4, «Мираж» III, «Мираж» F.1 и других — основное внимание уделялось улучшению скоростных и высотных характеристик машин, а также эффективности ракетного вооружения. Однако опыт Вьетнама и других вооруженных конфликтов 60-70-х гг. продемонстрировал опасность пренебрежения маневренностью: ближний воздушный бой по-прежнему оставался основной формой «выяснения отношений» между истребителями. В результате ведущим авиационным странам мира пришлось модернизировать существующие типы самолетов в направлении повышения их маневренных характеристик, результатом чего явилось появление таких истребителей, как F-4E, МиГ-21бис, МиГ-23МЛ, «Кфир» и других. Одновременно были развернуты работы по созданию самолетов четвертого поколения (Су-27, МиГ-29, F-15, F-16 и т.д.), основным отличием которых от предшественников явилось резкое увеличение маневренности при сохранении прежних скоростных и высотных характеристик и «эволюционном» усовершенствовании вооружения. Рост маневренности достигался как применением двигателей нового поколения, обеспечивающих возможность получения тяговооруженности более единицы, так и успехами аэродинамики, позволившими значительно увеличить несущие свойства самолета при достаточно малом приращении сопротивления.

Аналитические исследования с широким использованием математического моделирования, выполненные в 70-80-х гг. германскими (фирма МВВ), а несколько позже — американскими специалистами, позволили сделать вывод о том, что к началу XXI века характер воздушного боя между истребителями претерпит новые значительные изменения.
Совершенствование ракетного вооружения и БРЛС приведет к относительному увеличению числа результативных воздушных боев на больших и средних дистанциях. При этом от истребителя потребуется способность маневрировать на сверхзвуковой скорости для уклонения от ракет противника. Если на дальности, превышающей дальность прямой видимости, не будут достигнуты решительные результаты, воздушный бой с большой степенью вероятности перейдет в фазу с использованием УР малой дальности и пушек.

Ожидаемые изменения характера ближнего маневренного боя западными специалистами связывались с появлением всеракурсных ракет с усовершенствованными тепловыми головками самонаведения, позволяющих атаковать противника в передней полусфере на встречных курсах. Моделирование, проведенное в США с использованием программ PACAM, TAC BRAWLER, CATEM, MULTAC, а также в Германии (программа SILCA) показало, что использование новых ракет и пушек в сочетании с независимым управлением ориентацией фюзеляжа и вектором скорости истребителя приведут к тому, что в ближнем воздушном бою будут преобладать лобовые атаки. Для выживания в подобных условиях от самолета потребуется способность к выполнению интенсивных маневров на неустановившихся режимах. При этом уменьшится время действия высоких перегрузок и пространственный размах маневрирования, в то же время возрастут скорости относительного перемещения самолетов, и уменьшится располагаемое время применения оружия.

Особое значение для истребителя приобретет способность на короткое время нацеливать фюзеляж независимо от направления полета, особенно в плоскости тангажа. Во многих случаях такое нацеливание будет связано с выходом на закритические углы атаки.
Таким образом, по взглядам, сложившимся на Западе в середине 80-х гг., истребитель пятого поколения должен был иметь высокие характеристики в двух сильно различающихся полетных областях. При ведении боя на «вневизуальной» дальности особое значение приобретало увеличение сверхзвуковой скорости маневрирования на установившихся режимах, а в ближнем маневренном воздушном бою — увеличение маневренности, обусловленное запасом тяговооруженности самолета.
Одной из основных характеристик, влияющих на исход ближнего воздушного боя, является радиус разворота летательного аппарата. При существующих ограничениях по удельной нагрузке на крыло минимальный радиус разворота лучших истребителей четвертого поколения равняется примерно 500 м.
Дальнейшее значительное уменьшение этого параметра (примерно в два-три раза) может быть достигнуто только при выходе самолета на закритические углы атаки, значительно превышающие углы атаки, соответствующие Cymax. Проведенные американскими специалистами крупномасштабные аналитические исследования с компьютерным моделированием показали, что такой «сверхманевренный» истребитель имел бы значительное превосходство над самолетами, маневрирующими в традиционной области полетных режимов. Для практической проверки этой концепции США совместно с Германией был построен экспериментальный самолет Рокуэлл/МВВ Х-31 с системой управления вектором тяги двигателя (УВТ).

Частично данная концепция была реализована и при создании истребителя пятого поколения Локхид-Мартин F-22 «Рэптор» (также оснащенного системой УВТ), у которого некоторое повышение маневренных характеристик на сверхзвуковой и дозвуковой скоростях сочетается со сверхзвуковой крейсерской скоростью и существенным снижением радиолокационной заметности. Следует отметить, что термин «сверхманевренность» был введен на Западе во второй половине 80-х гг. и имел весьма произвольное толкование, сводящееся в основном к способности самолета сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки.

В основе современной концепции истребителя пятого поколения, заявленной на многих авиационных выставках и показах, также лежат принципы кардинального улучшения маневренности в воздушном бою в сочетании с резким снижением радиолокационной и тепловой заметности.
Практическая реализация этой концепции стала возможной благодаря ряду принципиальных научно-технических достижений в областях аэродинамики, двигателестроения, радиоэлектроники и др. Новые аэродинамические схемы и компоновки летательных аппаратов, появление возможности непосредственного управления боковой и подъемной силами, вектором тяги двигателя, а также создание систем управления, которые уже не корректируют, а формируют летательный аппарат как объект управления, обеспечили истребителю пятого поколения значительно более высокий уровень подвижности — «сверхманевренность». Отечественные специалисты под этим термином понимают совокупность таких свойств летательного аппарата, как возможность раздельного управления угловым и траекторным движением (раздельное управление векторами перегрузки и собственной угловой скорости ЛА), а также возможность выполнения пространственных маневров с большими величинами угловых скоростей, углов атаки (более 90°) и скольжения, на малых (близких к нулевым) скоростях.
Большой объем исследований по изучению и моделированию аэродинамики и динамики полета на «сверхманевренности» был проведен специалистами ЦАГИ в 80-90-е гг. О значимости этой работы говорит тот факт, что большая группа ее участников была удостоена премии им. Н.Е.Жуковского.
Несмотря на то, что «сверхманевренность» рассматривалась как одна из основ концепции перспективных истребителей, в 90-х гг. — в значительной степени под влиянием экономических и политических факторов — появились высказывания о нецелесообразности дальнейшей борьбы за повышение маневренных характеристик перспективных боевых самолетов. При этом делаются ссылки на чрезмерные затраты, вызванные усложнением конструкции и не приводящие к заметному увеличению боевой эффективности авиационного комплекса. Утверждается, что совершенствование управляемых ракет сводит на нет значение повышения маневренности самолета.

Сверхманевренный истребитель, по мнению сторонников такого подхода, является весьма дорогостоящей, и в целом бесполезной «игрушкой». Следует заметить, что в определенной мере подобный подход возобладал в США, где пошли на определенное снижение возможностей истребителя F-22A в ближнем маневренном воздушном бою (по словам Томаса Бербэйджа, генерального менеджера программы, «если самолету F-22A придется вступить в ближний воздушный бой с перегрузкой девять, значит нами допущена какая-то ошибка»), а также заложили в требования к перспективному легкому истребителю JSF «маневренность на уровне существующих самолетов четвертого поколения».

Наличие столь широкого спектра мнений о пользе «сверхманевренности» обусловливается, по всей видимости, отсутствием системного подхода к анализу ее влияния на боевую эффективность истребителя.
Исходными при создании авиационной техники являются не средства, а цели, для достижения которых она разрабатывается. Исходя из целей, ради которых создается современный истребитель, можно сделать вывод о том, что собственно самолет можно рассматривать как боевую платформу для доставки оружия и обеспечения условий его высокоточного применения. Все остальные задачи являются хотя и важными, но не основными (т.е. несистемообразующими). Следовательно, в рамках системного подхода необходимо рассматривать единую целенаправленную систему «самолет — оружие -бортовой комплекс — экипаж», которую можно назвать «авиационный боевой комплекс» (АБК). Результаты системного анализа позволяют сделать вывод о том, что в последние годы сложился ряд противоречий между летно-техническими характеристиками самолета, возможностями бортового комплекса, оружия и экипажа. Это, в свою очередь, приводит к нерациональному использованию возможностей отдельных элементов АБК и, как следствие, к снижению его эффективности.

Одним из наиболее перспективных направлений преодоления возникших противоречий является реализация интерактивных методов прицеливания и управления самолетом и оружием, разработанных в рамках единой концепции и ориентированных на максимальное использование маневренных и «сверхманевренных» возможностей летальных аппаратов и их экипажей при действии как по воздушным, так и по наземным целям.
Бытует мнение, что «сверхманевренность» повышает эффективность истребителя лишь в ближнем воздушном бою, относительная вероятность которого, по ряду оценок, неуклонно снижается (вспомним высказывание Т.Бербэйджа). Оставляя в стороне справедливость этих прогнозов, можно утверждать, что «сверхманевренность» может обеспечить победу и при ведении боя на больших дальностях, вне визуального контакта противников.

Эффективность истребителя при ведении дальнего группового воздушного боя в значительной степени определяется способностью опережать противника в применении оружия, а также интенсивностью нанесения ракетного удара. Опережение достигается главным образом за счет увеличения дальности обнаружения и захвата воздушной цели, улучшения энерго-баллистических характеристик ракет, оптимизации методов их наведения, а также разгонно-скоростных характеристик летательного аппарата. Так, увеличение скорости истребителя в момент пуска в полтора раза с последующим интенсивным динамическим торможением (элемент сверхманевренности, обеспечивающий срыв наведения ракет противника) позволяет увеличить эффективность авиационного комплекса в 1,5-2,0 раза.

Эффективность поражающего действия УР класса «воздух-воздух» зависит от их точностных характеристик, условий подхода ракеты к цели, типа боевой части, характеристик взрывателя, степени уязвимости неприятельских самолетов. Исследования показали наличие рациональных (гарантированных) зон применения ракет, в которых обеспечивается максимальная реализация возможностей ракетного оружия. Эти зоны зависят от противодействия противника и ряда других факторов, определяющих эффективность авиационного комплекса в дальнем групповом воздушном бою.
Данный факт обусловил необходимость как совершенствования приемов и способов применения УР «воздух-воздух», обеспечивающих максимальную реализацию их возможностей, так и отработки противоракетных маневров истребителя за счет использования режимов «сверхманевренности».
Рост маневренных возможностей истребителей четвертого поколения обусловил изменение ряда характеристик ближнего воздушного боя — его пространственного размаха, диапазона высот и скоростей, продолжительности боевого контакта. В современном ближнем групповом воздушном бою уже не обязателен выход истребителя в заднюю полусферу цели. Сегодня стали возможными пуски ракет с тепловой головкой самонаведения на встречных курсах, причем по мере совершенствования оружия и прицельных систем доля таких атак возрастает. Если раньше — при столкновении самолетов второго или третьего поколений — н а и б о л ь ш а я часть пусков ракет в ближнем воздушном бою приходилась на диапазон курсовых углов цели 180-120°, то сейчас пуски распределяются по всей области пространства вокруг самолета противника, причем их количество в диапазоне курсовых углов 120-60° (48%) превышает количество пусков в диапазоне углов 180-120° (31%). Помимо расширения возможностей применения оружия по условиям курсового угла цели, современные ракеты с ТГС позволяют осуществлять пуск в широком диапазоне углов целеуказания (курсовых углов истребителя). В современном бою только четверть УР запускается при углах целеуказания менее 10°, а остальная часть пусков выполняется с углами целеуказания 10-30° и более.

Расширение возможностей оружия значительно увеличило долю ситуаций, при которых возникают условия для его применения. Сокращается среднее время от момента завязки боя до поражения одного из его участников. Участились ситуации, близкие к дуэльным, когда разница во времени применения противниками оружия составляет лишь несколько секунд. Все это повышает в современном ближнем маневренном воздушном бою роль факторов, способствующих упреждению противника в открытии огня. К таким факторам в первую очередь относятся: высокие характеристики неустановившегося маневрирования истребителя, угловая скорость целеуказания, время захвата цели ГСН, а также время схода ракеты с пусковой установки.

Опыт локальных войн последнего времени показывает, что рост скорости неустановившегося разворота обусловил снижение средней скорости воздушного боя. Это связано с необходимостью быстрого выхода самолета на режим с максимальной угловой скоростью. По сравнению с истребителями третьего поколения у машин четвертого поколения средняя скорость ближнего маневренного воздушного боя на 150-200 км/ч меньше. Несмотря на это, средний уровень перегрузок, с которыми маневрируют современные самолеты, не только не сократился, а даже несколько возрос. Снижение средней скорости и возрастание перегрузок привели к сокращению пространства, на котором протекает ближний воздушный бой: если самолеты третьего поколения имели средний радиус маневрирования порядка 2000 м, а сам бой двух пар истребителей протекал, как правило, на пространстве 10…15 х 10…15 км при средней разнице минимальных и максимальных высот 6…8 км, то истребители четвертого поколения маневрируют со средним радиусом 800…1000 м, а пространство маневрирования сократилось до «кусочка неба» 4…6 х 4…6 км при диапазоне высот 4 км.

Уменьшение размеров «поля боя» при росте маневренности истребителей привело к увеличению скоростей относительного углового перемещения соперников. Это явилось причиной повышения доли кратковременных ситуаций, в которых имеется возможность применения оружия по параметрам разрешенной дальности, курсовых углов цели и истребителя. Однако дефицит времени и высокая угловая скорость визирования затрудняют прицеливание и пуск ракет. Выход из создавшейся ситуации видится в кратковременном достижении высокой угловой скорости разворота (вновь
«сверхманевренность»!).

Возрастание разгонных характеристик истребителей, рост дальности пуска ракет класса «воздух-воздух» и вероятности атак с передней полусферы сократили время сближения самолетов в ближнем маневренном воздушном бою. Это «сжало» и промежуток времени от момента обнаружения цели до ее поражения, что, в свою очередь, уменьшило и среднюю продолжительность такого боя. Поэтому из всех частных характеристик маневренности в ближнем воздушном бою важнейшую роль приобретает угловая скорость и радиус разворота, влияющие на быстроту занятия положения для атаки и упреждение противника в применении оружия.

Таким образом, одним из важнейших направлений повышения эффективности боевого применения современных авиационных боевых комплексов стала борьба за наиболее полное использование маневренных характеристик самолета.

Применение режимов сверхманевренности в ближнем воздушном бою позволяет существенно повысить эффективность УР малой дальности в пределах ближней границы области возможных пусков. Оценка условий применения оружия при выполнении тактических приемов с торможением на закритических углах атаки показывает, что ориентация ГСН ракеты в направлении цели, позволяющая произвести целеуказание и захват, может осуществляться на участке больших углов атаки. Однако малое располагаемое время и высокие угловые скорости изменения угла тангажа практически исключают такую возможность при существующих ограничениях прицельной системы и ракет.

Следует заметить, что одним из недостатков тактических приемов с торможением на закритических углах атаки является потеря энергии, ограничивающая на некоторое время возможности интенсивного маневрирования. В целях уменьшения времени разгона после торможения при достаточном запасе высоты могут быть использованы маневры «Переворот, Кобра» и «Полупереворот, Кобра». При этом атакуемый истребитель выполняет часть переворота (полупереворота) в сторону атакующего, а затем на нисходящей траектории производит резкое торможение на закритических углах атаки, приводящее к энергичному проскакиванию противника вперед. Обороняющийся в этом случае оказывается в выгодном положении для применения оружия и, кроме того, имеет возможность на снижении быстро увеличить скорость для дальнейших маневров.

Отдельные элементы «сверхманевренности» уже были успешно применены при ведении учебных воздушных боев, в том числе и с самолетами ВВС зарубежных стран. В качестве примера можно привести воздушный бой, проведенный 16 сентября 1995 г. в ходе совместных российско-южноафриканских учений на территории ЮАР. Вот как описывает его один из его участников, начальник Центра боевого применения и переучивания летного состава фронтовой авиации генерал-майор А.Н.Харчевский: «В первом воздушном бою, который я провел на истребителе МиГ-29 с самолетом «Чита» D (усовершенствованный вариант истребителя IAI «Кфир» С.7, созданный в ЮАР в конце 80-х гг.), пилотировавшимся симпатичным парнем по фамилии Казино, я убедился, что южноафриканский летчик владеет своим истребителем в совершенстве. Он не боялся потерять скорость, великолепно ориентировался…. На чем я его сразу «купил» — это на «Колоколе» — фигуре, позволяющей быстро получить тактическое преимущество. При этом «Чита» проскочила вперед, я свалился на нее сверху, а мой противник не сразу понял, что произошло. Риск с моей стороны все же был: ведь потеря скорости в воздушном бою, как правило, равносильна потере преимущества. Но если грамотно применять «Колокол», буквально за 20 секунд можно завоевать полное преимущество в бою». Как говорится, комментарии излишни…..

Маневренные характеристики самолетов существенно влияют и на эффективность поражения наземных целей. Вследствие навигационных ошибок, случайности процессов обнаружения, опознавания и захвата, положение самолета относительно наземной цели в момент ее обнаружения также случайно. Однако существует определенная область воздушного пространства, в котором возможна атака с ходу, обеспечивающая наибольшую эффективность нанесения удара. Размеры зоны возможных атак (ЗВА) зависят от особенностей бортового оружия, поля зрения обзорно-прицельных систем, возможностей экипажа по просмотру местности, а также маневренных характеристик самолета. Увеличение маневренности позволяет расширить ЗВА (а, следовательно, и вероятность атаки с ходу) за счет уменьшения радиуса разворота. Использование элементов «сверхманевренности» — динамического торможения и маневрирования на скорости 200-400 км/ч — позволяет значительно увеличить дальность обнаружения цели и существенно уменьшить минимальную дальность применения оружия.
Однако «сверхманевренность» требует разработки и освоения новых тактических приемов и способов поиска и атаки наземных объектов, особенно при применении неуправляемых средств поражения. Выход на наземную цель, подготовка к ее атаке и сама атака производятся, как правило, в условиях одновременного преодоления объектовой ПВО противника. Это, с одной стороны, вызывает необходимость интенсивного противовоздушного маневрирования, а с другой — накладывает ограничения на тактику самого удара. Как в самолетных, так и в наземных РЛС систем ПВО в настоящее время применяется импульсно-доплеровский режим работы. Это обусловливает существование так называемых зон «слепых» скоростей сближения, на которых радиолокационные станции теряют цель. При интенсивном изменении противником скорости и направления движения («скачки» по скорости и координате) в системе автосопровождения ЗРК неизбежны длительные переходные процессы, характеризующиеся резким возрастанием ошибок и потерей устойчивости работы. Таким образом, интенсивный маневр, который может быть дополнен постановкой радиоэлектронных помех, существенно снижает эффективность наземных средств ПВО противника.

Основными направлениями реализации элементов «сверхманевренности» при решении ударных задач являются: применение управляемых средств поражения большой и средней дальности (ракет и планирующих авиабомб) со сложных видов маневра с минимальным входом в зону поражения ЗРК противника; снижение вероятности автосопровождения цели РЛС ЗРК за счет интенсивного маневрирования, приводящего к эффекту «скачка по скорости»; снижение вероятности попадания зенитной ракеты в самолет при появлении эффекта «скачка по координате», появлении флуктуационных ошибок и «раскачки» системы управления ЗУР, а также использовании углов закрытия местности и «мертвых зон» ЗРК при атаке цели неуправляемыми средствами поражения.

Однако для того, чтобы «сверхманевренность» «заработала» как реальное средство повышения эффективности авиационных боевых комплексов, должна быть проделана большая и многоплановая работа. В частности, требуется отработка вопросов безопасности отделения авиационных средств поражения от самолета при больших углах атаки и скольжения. Особенности боевого применения «сверхманевренных» истребителей обусловливают необходимость решения ряда психофизиологических проблем, связанных с функционированием летчика. Наконец, нуждаются в углубленной проработке вопросы тактики и управления групповым воздушным боем перспективных «сверхманевренных» истребителей.

Возраст: 16 лет

Место учебы: Ученик 11 класса "а" МБОУ СОШ №34 С УИОП

Город: г. Старый Оскол, Белгородская область.

Историко-исследовательская работа "Чем отличаются истребители пяти поколений?" .

План:

1. Введение в данную тему.
2. 1 поколение истребителей.
3. 2 поколение истребителей.
4. 3 поколение истребителей.
5. 4 поколение истребителей.
6. 5 поколение истребителей.
7. Подведение итогов.

Введение

Миг 17 (первое поколение истребителей).

Миг 21 (второе поколение истребителей).

Миг 23 (третье поколение истребителей).

Су 27 (четвертое поколение истребителей).

ПАК ФА (пятое поколение истребителей).

Цель работы: В ходе работы изучить историю истребителей пяти поколений, основные характеристики, присущие к каждому поколению, разницу между истребителями пяти поколений и участие их в локальных конфликтах.

То, что принято называть «поколениями» боевой техники отражает переломные изменения во взглядах военных теорий применения и эффективности использования систем вооружений, связанные с научно-техническим развитием, возникновением и развитием новых технологий, появлением принципиально новых возможностей. Не следует путать поколения с типами истребителей.

К 1-му поколению, как правило, относят реактивные самолеты c дозвуковой скоростью, появившиеся после Второй мировой и имевшие в основном пушечное вооружение. Самые запомнившиеся модели отечественных самолетов - МиГ-15 и МиГ-17.
Реактивные истребители первого поколения принципиально не отличались от истребителей до-реактивной эпохи. Единственным отличием стало применение реактивного двигателя вместо поршневого.

Первыми реактивными истребителями, выпускавшимися серийно, стали немецкие Мессершмитт-262, Мессершмитт-163 и английский Глостер Метеор, все три приняты на вооружение примерно в одно время — в 1944 году. Наращивание мощности реактивных двигателей и, как следствие, скорости и высотности истребителей, привело к появлению сверхзвуковых истребителей. К этому же времени относится и появление достаточно компактных радаров, радарных прицелов, а также управляемых ракет класса «воздух-воздух» , что создало предпосылки для изменения тактических приёмов воздушного боя.

2-е поколение - сверхзвуковые истребители с ракетным вооружением: самолеты МиГ-19, МиГ-21. Концепция истребителей второго поколения — увеличение скорости и дистанции боевого соприкосновения вплоть до полного отказа от ближнего маневренного воздушного боя. Так, на многих реактивных истребителях второго поколения изначально не предусматривалось пушечное вооружение. Считалось, что при наличии ракет класса «воздух-воздух» нет необходимости сближаться с противником на дистанцию пушечного огня. Опыт воздушных боев в небе над Вьетнамом и на Ближнем Востоке показал, что полного отказа от маневренного воздушного боя не произошло, что привело к возвращению пушечного вооружения. Сохранение ближнего маневренного боя заставило конструкторов задуматься о расширении спектра боевых скоростей истребителей, что привело к созданию самолётов с изменяемой стреловидностью крыла, позволяющей самолётам эффективно маневрировать и вести бой от малых скоростей до скоростей, превышающих 2 . Первым боевым самолётом с таким крылом стал американский тяжёлый истребитель-бомбардировщик F-111.

3-е поколение - самолеты, имевшие более мощные двигатели, усовершенствованные радары, зачастую - изменяемую геометрию крыла. В СССР это истребители МиГ-23 и МиГ-27, а в США - F-4 "Фантом".
Вместе с появлением самолётов с изменяемой стреловидностью крыла появились радары повышенной мощности и ракеты большей дальности. Эти самолёты стали считать третьим поколением истребителей, которое возникло во второй половине 60-х — первой половине 70-х годов XX века. Одновременно с появлением самолётов с изменяемой геометрией крыла, в США и СССР начались работы по созданию концепции истребителей четвёртого поколения. Военные теоретики вместе с конструкторами разработали программу, собравшую опыт воздушных боев и, как результат, создали облик для будущего истребителя. Появление мощных бортовых компьютеров и развитие компьютерного моделирования позволило резко повысить динамические и маневренные характеристики истребителей.

4-ое поколение - машины, имеющие новое бортовое оборудование, мощные радары, широкий набор вооружения - от 30-мм пушек до управляемых ракет и корректируемых авиабомб. В СССР это истребители МиГ-29 и Су-27, на Западе -самолеты F-15, F-16, "Мираж" 2000, "Гриппен". Концепция истребителей четвёртого поколения основывалась на положении, что преимуществом в бою будут обладать истребители с более высокими динамическими и маневренными характеристиками. На этих машинах были отработаны новые манёвры воздушного боя, на истребителе Су-27 впервые был выполнен манёвр «Кобра», при котором самолёт резко задирает нос, но при этом сохраняет прежнее направление полёта. Таким образом, самолёт выходит на углы атаки больше 90° градусов, Су-27 способен выходить на углы атаки до 120°. Затем самолёт возвращается в нормальный режим полёта практически без потери высоты.

Развитие 4-го поколения шло "семимильными шагами" , на основе "старых" МиГов и Су появились истребители, вплотную приближающиеся к 5-му поколению: МиГ-29СМТ, МиГ-35, Су-35. Их отличия - сверхманевренность за счет установки двигателей с отклоняемым вектором тяги, радары с фазированными антенными решетками, многофункциональность, замена аналоговых приборов компьютерными дисплеями и другие нововведения. Проекты истребителей пятого поколения появились как в СССР, так и в США в 80-х годах XX века. Истребители пятого поколения должны иметь значительно более высокий боевой потенциал, чем истребители прошлых поколений, при их создании должны широко применяться технологии снижения заметности в различных диапазонах излучения. В основном, требования к истребителям пятого поколения у российских и американских конструкторов идентичны, основное отличие — отказ от сверхманевренности в пользу малозаметности со стороны америкацев. Современные ракеты ближнего боя и нашлемные системы целеуказания позволяют проводить атаку воздушной цели, находящейся в любой точке передней полусферы и, частично, в задней полусфере, т.е. наличие такой ракеты и соответствующих систем целеуказания позволяет отказаться от выхода на закритические режимы полёта, которые, как правило, приводят к быстрой потере скорости, что в ближнем воздушном бою чревато потерей инициативы и поражением.

МиГ-35.

Первое поколение истребителей.

1-е поколение реактивных истребителей составляют самолёты военного времени и первые послевоенные самолёты, отличающиеся от прежних поршневых зачастую лишь наличием реактивного двигателя. С появлением в 1950-е годы новых разработок в аэродинамике и легких мощных двигателей и истребители смогли преодолеть магический «звуковой барьер». К началу следующего десятилетия в Европе, США и СССР вошли в строй первые реактивные самолёты, способные развивать скорость до 2М. Наиболее известным советским истребителем первого поколения является МиГ-15, который стал знаменитым во время войны в Корее, где ему противостояли американские F-86 Sabre и британский Hunter. Первое послевоенное поколение считалось современным до середины 60-х годов, но применялось в боевых действиях еще и в начале 70-х.

Миг 15.

Для самолетов этого поколения характерны следующие признаки:

1. Отсутствие радаров.
2. Частично радар заменяется радио-прицелом.
3. Дозвуковая скорость полета, но у отдельных моделей, например F-100

Super Sabre , возможно незначительное превышение скорости звука.

1. Авиационные пушки как основное вооружение.
2. Возможно применение неуправляемых ракет, но на вспомогательных ролях.

К первому поколению относятся следующие машины:

В авиации Германии.

1. Messerschmitt Me.262 — первый в мире серийный реактивный самолёт
2. Messerschmitt Me.163
3. Heinkel He 162

В авиации СССР.

1. Як-25

В авиации США .

1. McDonnell F-3 Demon
2. McDonnell F2H Banshee
3. Lockheed F-80 Shooting Star
4. North American F-86 Sabre
5. North American F-100 Super Sabre

McDonnell F2H Banshee.

North American F-100 Super Sabre.

К середине 1960-х годов из-за появления и массового ввода в эксплуатацию сверхзвуковых истребителей первое поколение устаревает, но продолжает применяться и в первой половине 1970-х. Устарело также пушечное вооружение. Пушечное вооружение в качестве основного ограничивало дальность боев несколькими сотнями метров, а развитие реактивных двигателей — снаряду зачастую не хватало скорости для поражения цели.

Второе поколение истребителей.

Истребители второго поколения поступили на вооружение в конце 1950-х. Основные признаки истребителей 2-го поколения — увеличенные скорости полёта и достигнутые благодаря применению компактных РЛС большие дистанции боевого соприкосновения, вплоть до полного отказа от ближнего маневренного воздушного боя. С появлением в 1950-е годы новых разработок в аэродинамике и легких мощных двигателей истребители смогли преодолеть магический "звуковой барьер". К началу следующего десятилетия в Европе, США и СССР вошли в строй первые реактивные самолеты, способные развивать скорость до 2М.

Наиболее известные:

Советские: МиГ-21, Су-7, Су-9, Су-11;

Американские: F-104, F-4, F-5A, F-8, F-105, F-106;

Французские: «Мираж»-III, «Мираж»-5;

Су-11.

Мираж»-III .

Максимальная скорость 2Маха, означает соответствие скорости самолета скорости звука на определенной высоте. Все самолеты вооружались управляемыми ракетами класса «воздух-воздух». На некоторых стрелково-пушечное вооружение было снято. Масса боевой нагрузки превысила 2 т. Наиболее распространенным типом крыла было треугольное. На F-8 впервые применено крыло изменяемой стреловидности. РЛС стала неотъемлемой частью бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) на многоцелевых истребителях и истребителях-перехватчиках.

Четкая граница между вторым и третьим поколениями отсутствует. Смена поколений произошла скорее в ходе естественной эволюции технологий, чем из-за необходимости изменений. По этой причине классификация некоторых самолётов спорна.

Третье поколение истребителей.

Поступали на вооружение с конца 1960-х до начала 1980-х. Истребители 3-го поколения обладают РЛС повышенной мощности и управляемым ракетным вооружением повышенной дальности. При этом благодаря изменяемой геометрии крыла истребители этого поколения могут вести бой и эффективно маневрировать в широком диапазоне скоростей. Развитие науки и техники, прежде всего аналоговых вычислительных машин, привело к разработке истребителей 3-го поколения, которые существенно превосходили своих предшественников в маневренности и боевой эффективности. Более сложное БРЭО снизило нагрузку на летчика, за счет чего истребители можно было использовать и для нанесения ударов по наземным целям. Одной из приоритетных задач истребителей осталась и разведка. Звездой истребителей 3-го поколения на Западе считают McDonnell Douglas F-4 Phantom II, создававшийся для авиации ВМС США, но со временем ставший по-настоящему многофункциональной боевой машиной, способной эффективно работать по воздушным и наземным целям.

К 3-му поколению сверхзвуковых истребителей относятся:

1. Советские: МиГ-23, МиГ-25, МиГ-27, Су-15, Су-17, Су-20, Су-22;
2. Американские: F-111, F-4E, F-5E;
3. Французские: «Мираж»- F.1 и «Мираж»-50,
4. Франко-британский: «Ягуар»,
5. Шведский: JA-37,
6. Израильский: «Кфир» .

Миг 27.

По сравнению с предыдущим поколением, скорость истребителей была увеличена до 3М. На истребителях 3-го поколения устанавливалось более совершенное радиолокационное оборудование. Широкое распространение получило крыло изменяемой стреловидности. 3 поколение истребителей в истории авиастроения осталось в состоянии поиска, различных проб и ошибок. Франция разрабатывая свой Mираж F1 пошли по вполне традиционному пути, Американцы истребитель 3 поколения вообще не имели (попытки создания были и даже раньше чем МиГ-23). Самолет назывался F-111 и задумывался многофункциональным из-за этого машина получилась большой и тяжелой, с учетом появившегося чуть позже Вьетнамского опыта вовсе не истребитель, а фронтовой бомбардировщик. Но несмотря на «провал», американцы заполнили его последними модификациями Фантомов и тут же объявили конкурс на следующее 4 поколение. Причиной смены поколений стала возможность строить более энерго-вооружённые и манёвренные самолёты, которые и составили четвёртое поколение.

Четвертое поколение истребителей.

К моменту его возникновения СССР и США перешли на двухсоставную конфигурацию ВВС, что означало деление истребителей на лёгкие и тяжёлые. Разработка концепций истребителей 4-го поколения началась практически одновременно с появлением истребителей с изменяемой геометрией крыла. Эта концепция основывается на предположении, что преимуществом в бою будут обладать истребители с более высокими динамическими и маневренными характеристиками. Достижение таких характеристик стало возможным благодаря применению мощных компьютеров, компьютерного моделирования и совершенствования аэродинамики.В 1960-е годы авиация широко применялась в войнах во Вьетнаме и на Ближнем Востоке, в ходе которых выявился приоритет маневренности над скоростью - это оказало прямое влияние на идеологию истребителей 4-го поколения. Маневренность во многом определяется тяговооруженностью самолета - разработка новых двигателей в сочетании с достижениями аэродинамики позволила создать самолеты, теряющие на маневрировании минимум энергии. Первыми истребителями нового поколения в США стали F-14 Tomcat и F-15 Eagle, оба - большие, тяжелые, оснащенные мощными РЛС. Впрочем, их задачей в то время было завоевание превосходства в воздухе. Однако в полной мере преимущества высокой тяговооруженности можно было реализовать лишь на небольшом самолете. В итоге в армию США начали поступать истребители F-16. Если сравнивать F-16 с F-15 то F-16 выглядел карликом, но в воздухе это был сильнейший противник. Благодаря ЭДСУ, самолет обладал изменяемым в полете запасом статической устойчивости, что резко улучшило его маневренные качества F-16 стал отличным истребителем и ударным самолетом, а наличие подвески специализированных контейнеров сделало из него многофункциональный самолет, в плане универсальности не имевший равных в мире. А затем появился McDonnel Douglas F/A-18 Hornet. На совершенно новых принципах было выполнено приборное оборудование кабины - на основе многофункциональных индикаторов, ставших обязательными для всех современных самолетов. Основные органы управления оружием и бортовыми системами разместили на ручке управления и РУДах - теперь летчик мог пилотировать самолет, не снимая рук с главных органов управления. Миг-29 и Су-27 спроектированы по близкой аэродинамической схеме, но меньший по размерам МиГ-29 является аналогом F-16, в то время как Су-27 создавался в противовес F-15. Хотя заметим, что ни МиГ-29, ни Су-27 не являлись многофункциональными комплексами.

McDonnel Douglas F/A-18 Hornet.

В авиации России:

• Су-27
• МиГ-29
• МиГ-31

В авиации США:

• Grumman F-14 Tomcat
• McDonnell Douglas F-15 Eagle
• General Dynamics F-16 Fighting Falcon
• McDonnell Douglas F/A-18 Hornet

В авиации других стран:

• Eurofighter Typhoon
• Dassault Rafale
• Saab JAS 39 Gripen
• Dassault Mirage 2000

Су 27.

Миг 29.

Для самолетов 4-го поколения характерны следующие особенности:

• Улучшенные маневренные характеристики (неустойчивая аэродинамическая схема).
• Двухконтурные турбореактивные двигатели с пониженным расходом топлива.
• Интегральная схема. (Если обратить внимание то, самолетом с интегральной схемой является только F-16, а вот F-15 сделан по классической.)
• Применение композиционных материалов. (многокомпонентные материалы, состоящие, из матрицы, армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Использование композитов обычно позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических характеристик.)

Двухконтурный турбореактивный двигатель.

Принцип работы.

Поколение 4+ и 4++.

Так принято называть самолёты 4 поколения, модернизация или дальнейшее развитие которых приближает их характеристики и эффективность к истребителям пятого поколения:

• В авиации России:
  • Су-30
  • Су-33УБ
  • Су-34
  • Су-27СМ2
  • Су-35
  • Су-35С (по мнению некоторых экспертов, по совокупности характеристик самолёт можно отнести к истребителям 5 поколения)
  • Су-37
  • МиГ-35
• В авиации США:
  • Boeing F/A-18E/F Super Hornet
  • Boeing F-15SE Silent Eagle
  • Lockheed Martin F-35 Lightning II (разработчиком классифицируется как истребитель 5-го поколения, однако не удовлетворяет большому числу требований к истребителям 5 поколения, поэтому, по мнению некоторых экспертов, явлется истребителем поколения 4+)

Для этих самолётов характерны:

• Высокая маневренность или сверхманевренность (только МиГ-29ОВТ, МиГ-35, Су-35, Су-35С и Су-37)
• Радары с щелевой, пассивной фазированной или активной фазированной антенной решёткой
• Сниженная стоимость эксплуатации
• Многофункциональность
• Стеклянная кабина
• Сниженная ЭПР благодаря использованию радиопоглощающих материалов и покрытий
• Возможность полета на сверхзвуковой скорости без использования форсажа (только Су-35С).

​Самолеты данного поколения имели отклоняемые сопла. Изменяемый вектор тяги позволяет современным истребителям делать в воздухе то, что не под силу простым истребителям.

Су-35С.

Миг-35.

Пятое поколение истребителей.

Первые проекты истребителей 5-го поколения появились в СССР и США ещё в 1980-х годах. В этих самолётах реализована концепция, предусматривающая отказ от сверхманевренности в пользу малозаметности, достигаемой благодаря применению технологий снижения заметности в различных диапазонах излучения. Разработку современного российского истребителя 5-го поколения ОКБ им. П.П. Сухого начало в конце 1990-х годов. Проект самолёта принял участие в конкурсе Министерства обороны России по программе «Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации». Требований, предъявляемых к 5-му поколению, немало. Самолет должен иметь крейсерскую сверхзвуковую скорость, малозаметность, мощную радарную систему, обеспечивающую всеракурсный обзор, компьютерный "мозг", управляющий полетом и ведением боевых действий.

Основные характеристики самолётов пятого поколения:

• многофункциональность, то есть высокая эффективность при поражении воздушных, наземных, надводных и подводных целей;
• наличие круговой информационной системы;
• возможность полета на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа;
• сверхманевренность
• американские конструкторы в ходе работ над F-22 отказались от свехманевренности в пользу малозаметности (отсутствует ПГО, отклонение вектора тяги только в вертикальной плоскости, ромбовидное крыло);
• российские конструкторы уделяют сверхманевренности такое же внимание, как и остальным характеристикам самолёта (имеется ПЧН, всеракурсное управление вектором тяги двигателя, треугольное крыло);
• кардинальное уменьшение радиолокационной и инфракрасной заметности самолёта (изменением геометрии самолёта и сопла двигателя, применением композиционных материалов и радиопоглощающих покрытий, а также переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации и режимы повышенной скрытности);
• способность осуществлять всеракурсный обстрел целей в ближнем воздушном бою, а также вести многоканальную ракетную стрельбу при ведении боя на большой дальности;
• автоматизация управления бортовыми информационными и системами помех;
• повышенная боевая автономность за счёт установки в кабине одноместного самолёта индикатора тактической обстановки с возможностью микширования информации (то есть 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 должны обеспечивать возможность изменения угловой ориентации и траектории движения самолёта без сколько-нибудь ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгой координации и согласования движений управляющих органов;
• самолёт должен «прощать» грубые погрешности пилотирования в широком диапазоне условий полета;
• самолёт должен быть оснащён автоматизированной системой управления на уровне решения тактических задач, имеющей экспертный режим «в помощь летчику».

Истребители пятого поколения:

• В авиации России :
  • Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации (ПАК ФА, проходит лётные испытания; принятие на вооружение ВВС России планируется к 2016 году, начало закупок в 2013 году);
  • Су-47 и МиГ 1.44 (оба отменены, являются летными прототипами самолётов пятого поколения)
  • Як-201 (отменен, проиграл проекту самолёта ПАК ФА)
  • Су-35БМ (является истребителем поколения 4++, так как не удовлетворяет некоторым требованиям к истребителям 5 поколения, однако, по мнению некоторых экспертов, по совокупности характеристик может считаться истребителем 5 поколения)
• В авиации США:
  • Northrop/McDonnell Douglas YF-23 (отменен, проиграл проекту самолёта F-22)
  • Lockheed/Boeing F-22 Raptor (на 2011 год — единственный в мире принятый на вооружение истребитель пятого поколения)
  • Lockheed Martin F-35 Lightning II (проходит лётные испытания; по мнению некоторых экспертов, является истребителем поколения 4+, так как не удовлетворяет большому числу требований к истребителям пятого поколения).

Идея создать истребитель XXI века родилась в СССР и США одновременно. Работы начались в конце 80-х. В силу известных причин США получили фору и сумели первыми поставить на вооружение истребитель, названный F-22 Raptor.

Прежде всего следует отметить, что F-22A вобрал в себя наиболее передовые черты истребителей четвертого поколения:

Во-первых,это интегральная аэродинамическая компоновка - плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, повышающая несущие свойства и позволяющая максимально использовать внутренние объемы (F-16, Су-27, МиГ-29).

Во-вторых, применение РЛС с фазированной антенной решеткой, что дает возможность обстреливать ракетами одновременно несколько целей (МиГ-31).

В-третьих, увеличение дальности и продолжительности полета на внутреннем запасе топлива без дозаправки (Су-27).

В-четвертых, повышение маневренных характеристик путем снижения нагрузки на крыло, роста тяговооруженности и применения электродистанционной системы управления (F-15, F-16, Су-27 и другие). В то же время ряд характеристик F-22 качественно отличается от данных перечисленных только что машин. В первую очередь это сверхзвуковая крейсерская скорость полета, достигаемая на бесфорсажных режимах работы СУ, и значительно сниженная заметность для РЛС противника. Далее - высокая маневренность не только на дозвуковых, но и на сверхзвуковых скоростях. Наконец, это высокая вероятность поражения цели без входа в зону боевого соприкосновения.

Совокупность этих отличий и дает основания считать F-22A самолетом пятого поколения. При его создании стремление достичь именно таких характеристик стало определяющим при разработке технических требований и задало граничные условия для принятия решений по компоновке как самолета в целом, так и его отдельных систем.

Поэтому, даже несмотря на применение специальной крутки, крыло "Рэптора" не может обладать такими же высокими несущими свойствами, как, например, крыло самолета Су-27 и перспективного Российского истребителя 5-го поколения Т-50. Кроме того, применение внутренних отсеков вооружения ведет к утяжелению и усложнению конструкции самолета, т.к. приводит к необходимости применения крыла многолонжеронного типа вместо кессонного и к соответствующему увеличению числа силовых шпангоутов. Конструкция последних также отходит от оптимальной из-за необходимости передачи потока сил по криволинейному незамкнутому контуру. Достижения сверхзвуковой крейсерской скорости является увеличение тяги двигателей на бесфорсажном режиме, так как включение форсажа приводит к радикальному увеличению расхода топлива.

Малозаметность, которая является обязательным качеством самолета пятого поколения, в Т-50 реализуется лишь частично. Стоит отметить, что из всех разработанных в РФ военных самолетов он наиболее защищен от радарного обнаружения. Однако, к примеру, американцам при создании истребителя 5-го поколения F-22 Raptor пришлось отказаться от дополнительной маневренности в пользу большей скрытности. Как считают эксперты, российские специалисты скорее предпочтут из этих двух качеств маневренность. ПАК ФА оснащен новейшей радиолокационной установкой с активной фазированной антенной решеткой производства НИИ приборостроения. Этот радар позволяет вести всесторонний и многоканальный обстрел целей, что тоже является требованием к самолету пятого поколения.

Т-50 (ПАК ФА).

На Т-50 применены длинные и достаточно глубокие центральные отсеки вооружения, расположенные между гондолами двигателей. Это является наиболее оптимальным решением с точки зрения аэродинамики и конструкции, но требует организации дополнительных отсеков для размещения ракет воздух-воздух ближнего боя, которым необходимо обеспечить возможность маневра сразу после пуска, что вступает в противоречие с необходимостью выведения боеприпаса на безопасное расстояние от носителя, перед включением ракетного двигателя, при применении из центральных отсеков. Предполагается, что подобные отсеки реализованы в обтекателях под крылом.

Не смотря на то, что довольно долгое время Китай значительно отставал в разработке современных авиационных комплексов, на сегодняшний день были представлены 2 образца, претендующих на зачисление в 5-е поколение. Это истребители J-20 и F-60.

Одним из важнейших требований к российскому истребителю пятого поколения является сверх-маневренность — способность самолета сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки с высокими перегрузками, обеспечивающая безопасность боевого маневрирования, а также способность самолета к изменению положения относительно потока, позволяющая наводить оружие на цель вне вектора текущей траектории. Следует заметить, что сверх-маневренность первоначально фигурировала и в требованиях к американскому истребителю пятого поколения. Однако в дальнейшем, после ряда экспериментальных исследований, американцы предпочли сконцентрировать внимание на общей динамичности боевой системы истребителя. Отказ ВВС США от достижения сверх-маневренности в абсолютной мере мотивировался, в том числе, 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». Сниженная радиолокационная заметность позволяет реализовать задуманную цель — «первым увидел — первым сбил», что также делает отказ от сверх-маневренности вполне оправданным. С другой стороны, постепенное исчезновение американской «монополии» на истребители пятого поколения указывает на важность сверх-маневренности для истребителей пятого поколения, так как при встрече двух малозаметных истребителей тактика ведения боя будет возвращаться к прошлым поколениям.

Вывод

Военная авиация - важная часть любой армии мира. Военно-воздушные силы необходимы для нанесения ударов по морским, авиационным и сухопутным группировкам противника. Но основу боевой мощи военной авиации остаются сверхзвуковые всепогодные самолеты, оснащенные ракетным, стрелковым и пушечным вооружением.

Россия пока отстает в создании истребителя 5-го поколения от США. Американский F-22 Raptor давно в войсках. Тем не менее именно Су-35, истребитель предыдущего поколения «4++», показывает сегодня, насколько совершеннее него может оказаться российский Т-50. На протяжении 1990-х годов и в текущем десятилетии Россия продолжает модернизировать самолеты, созданных в 1970-1980 годах. Т -50 (Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации - ПАК ФА) стал для России истребителем, который по отношению к другим выглядит самолетом 21-го века. Однако требуемый объем уровень инвестиций и зрелых технологий, необходимых для завершения разработки ПАК ФА, говорит о том, что его будущее неясно. «Сухой» разработал модель Су-35С (ранее обозначался как Су-35БМ), чтобы преодолеть разрыв между выводом из эксплуатации стареющего парка истребителей завоевания превосходства в воздухе Су-27 и поступлением на вооружение самолетов нового поколения Т-50. Су-35 оснащен более мощной версией ТРДДФ АЛ-31Ф, известной как 117С. Самолет оснащен РЛС с пассивной ФАР «Ирбис-Э» разработки НИИП им. Тихомирова. Первый прототип Су-35С взлетел в феврале 2008 года.

В заключении хочется сделать вывод, что на протяжении развития боевой авиации крупнейшие авиационные державы безостановочно ведут борьбу друг с другом за господство в воздухе. Сменяются поколения истребителей, разрабатываются новые концепции, нарабатывается опыт, но борьба присутствует всегда. Не стало исключением и 5 поколение истребителей. Глядя на такую модернизацию боевой авиации, можно с уверенностью сказать что у истребительной авиации есть огромный потенциал и в будущем, а значит в скором времени можно будет увидеть самолеты 6 поколения. Но как они будут выглядеть и какими характеристиками обладать, нам остается только догадываться.

Список Литературы:

1) Полная энциклопедия "Мировая авиация", 2011 год.

2)Николай Якубович "Неизвестный МиГ" 2012 год.

3)Шунков В.Н. "Армия современно России" 2012 год.

4)wikipedia.org - Википедия свободная энциклопедия.

5)militaryrussia.ru - Отечественная военная техника.

Техника и тактика неразрывно взаимосвязаны. Развитие авиационной техники неизбежно ведет к развитию тактики воздушного боя, а развитие тактики стимулирует создание новых самолетов. Об этом свидетельствует история развития воздушного боя со времен Первой мировой войны и до наших дней.

В воздушном бою с использованием ракет "воздух-воздух" большой и средней дальности (РБД и РСД) истребителю вовсе не нужна высокая маневренность, даже если атакуемый выполняет энергичные оборонительные маневры.

Опыт локальных войн и военных конфликтов второй половины XX столетия показал, что в воздушных боях возможно возникновение таких ситуаций, в которых использование РБД и РСД невозможно. Тогда становится неизбежным ближний маневренный воздушный бой с использованием ракет малой дальности (РМД) и стрелково-пушечного вооружения.

В процессе длительного маневрирования, когда действует правило "кто кого", оружием становится и аэродинамика самолета. Так, если раньше по соображениям безопасности категорически запрещалось выходить на срыв- ные режимы, то в вооруженном конфликте между Сирией и Израилем в 1973 г. летчики часто прибегали к резким маневрам самолетов, порой на грани срыва. Эти воздушные бои показали необходимость снятия ограничений по выходу на срывные режимы полета. Более того, встал вопрос: как сделать управляемым полет на этих режимах? В середине 1970-х годов широкое распространение получила концепция создания "сверхманевренного" самолета.

Маневренностью самолета называется его способность изменять свое положение в пространстве путем изменения вектора скорости по величине или направлению, либо одновременно и по величине и по направлению. Чем быстрее изменяется вектор скорости самолета, тем выше его маневренность. Для характеристики маневренности самолета используются как частные, так и общие показатели маневренности.

К частным показателям относятся угловые скорости и радиусы кривизны элементов маневров (фигур пилотажа), время выполнения маневра (фигуры). Но для характеристики маневренности самолетов классической аэродинамической схемы более приемлемы общие показатели маневренности – перегрузки. Максимальные маневренные возможности таких самолетов определяются располагаемой нормальной перегрузкой, которая, в свою очередь, зависит от высоты и скорости полета. При превышении этой перегрузки возникает опасность сваливания самолета с последующим переходом в штопор. Располагаемой нормальной перегрузке соответствуют максимальные угловые скорости и минимальные радиусы траекторий в плоскости маневра.

Опыт локальных войн показал, что маневрирование даже с выходом на срывные режимы полета не всегда давало желаемый результат. Причина – истребители третьего поколения уже вобрали все резервы "поворотливости". Стало ясно, что для победы в маневренном воздушном бою истребитель должен не только обладать большой "поворотливостью", но и не сваливаться на закритических углах атаки. Возникла проблема обеспечения не только устойчивости, но и управляемости самолета на этих углах атаки. Появился новый термин – "сверхманевренность", под которым понимался управляемый полет на закритических углах атаки.

Такое толкование "сверхманевренности" недостаточно полно отражает существо дела, поскольку не учитывает соотношения с маневренностью самолета на докритических углах атаки. Сверхманевренным можно назвать такой самолет, у которого на режимах полета одинаковых с обычным маневренным самолетом скорости изменения траекторных углов (углов пути? и наклона траектории Q), т.е. траекторные угловые скорости ("поворотливость") больше, чем у последнего, и который способен выполнять управляемый полет на закритических углах атаки.

Совместные работы ОКБ А.И.Микояна, ОКБ П.О.Сухого с ЦАГИ в этом направлении начались еще в 1969 году. Были открыты новые возможности значительного увеличения несущих свойств самолета при достаточно малом приращении сопротивления. Это новое направление, разработанное в ЦАГИ, основывалось на рациональном использовании специально индуцированных вихрей на верхней поверхности крыла, которые генерировались заостренными наплывами в его корневой части. Важным фактором явилось применение автоматически отклоняемых носков крыла, угол отклонения которых постоянно увеличивался с возрастанием угла атаки и, наконец, появилась "уплощенная" форма фюзеляжа, что увеличивало его вклад в подъемную силу (до 40%) и уменьшало дестабилизирующее влияние на путевую устойчивость. Аэродинамическая компоновка носила интегральный характер в сочетании крыла с фюзеляжем посредством зализов большого диаметра. Иллюстрацией к сказанному служит рисунок, на котором сопоставлены схемы самолетов МиГ-29 и Су-27.

В октябре 1977 г летчик-испытатель Федотов А.В. совершил первый полет на опытном маневренном истребителе, будущем МиГ-29. На вооружение МиГ- 29 стал поступать в 1983 г. На международной авиационной выставке в Фарнборо (Англия) в сентябре 1988 г. летчик-испытатель А.Н. Квочур впервые продемонстрировал на этом самолете фигуру "колокол" (взмывание вверх с торможением и последующим движением на хвост).

Большие успехи в создании сверхманевренного самолета были достигнуты в ОКБ П.О.Сухого, в котором создавался самолет Су-27. С 1976 г. работы по этому самолету велись под руководством главного (ныне Генерального) конструктора М.П.Симонова, а с 1980 г. под руководством главного конструктора Кнышева А.И.

Первый самолет этого типа Т-10-1 был по сути "летающей платформой" – базой для создания сверхманевренных самолетов интегральной схемы. При соединении крыла с фюзеляжем по интегральной схеме увеличиваются внутренние объемы, что выгодно с точки зрения размещения топлива, оборудования и вооружения. Фюзеляж и крыло объединяются в одно целое – фюзеляж становится несущим, то есть создает значительную подъемную силу. Это позволяет уменьшить вес конструкции самолета, в частности, крыла. На этом самолете кроме "уплощения" фюзеляжа и интегральной схемы его сочленения с крылом было применено автоматическое отклонение носков крыла.

Принципиально новым в облике сверхманевренного самолета явилась продольная статическая неустойчивость на дозвуковых скоростях полета. Неустойчивый по перегрузке самолет имеет одно существенное преимущество перед устойчивым: для его балансировки требуется на горизонтальном оперении создать подъемную силу, направленную в ту же сторону, что и подъемная сила крыла. Вследствие этого отклонение управляемого стабилизатора для балансировки будет приводить к увеличению подъемной силы самолета. Чтобы управлять неустойчивым по перегрузке самолетом применяются различные автоматические устройства, обеспечивающие желаемую устойчивость и динамические свойства самолета. В такой компоновке значительно увеличивалось аэродинамическое качество и несущие свойства в результате обеспечения продольной балансировки средствами автоматики. При этом была решена проблема обеспечения устойчивости и управляемости путем применения системы улучшения устойчивости и управляемости (СУУ) в составе электродистанционной системы управления (ЭДСУ). Исследовательские полеты на Т-10-1 показали принципиальную возможность выхода на закритические углы атаки.

Следующим шагом в развитии сверхманевренных самолетов было создание Т-10-С, у которого с предыдущим Т-10-1 не было ничего общего, кроме кресла К-36. На самолете Су-27 в июне 1989 года на авиасалоне в Ле- Бурже летчик-испытатель Виктор Пугачев продемонстрировал новую фигуру пилотажа – "Кобру" (динамическое торможение): в горизонтальном полете самолет энергично задрал нос, не изменяя направления полета, увеличил угол атаки до 120° – как бы лег на спину, какое-то мгновение пролетел хвостом вперед, а затем быстро возвратился в горизонтальное положение. "Кобра Пугачева" – так окрестили эту фигуру журналисты, аккредитованные на авиасалоне.

Допустимый угол атаки самолета Су-27 составляет 26 градусов. Почему же, вопреки законам классической аэродинамики, самолет не сваливается на закритических углах атаки, скажем при выполнении той же "Кобры "?

Начнем с того, что при увеличении угла атаки до критического значения возрастают коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления. Увеличивается и проекция силы тяги двигателей на местную вертикаль. При этом уменьшается проекция подъемной силы на местную вертикаль. А при угле атаки, равном 90°, подъемная сила действует в направлении, обратном скорости горизонтального полета, т. е. превращается в силу лобового сопротивления. Сила тяги двигателей в этот момент уравновешивает силу тяжести самолета. По мере роста угла атаки более 90° проекция подъемной силы на вертикаль совпадает по направлению с силой тяжести самолета, а вертикальная составляющая силы тяги двигателей удерживает самолет от падения на хвост. Специалисты говорят, что самолет "висит на струе газов, выходящих из двигателей". По мере увеличения угла атаки более 90° вертикальная составляющая тяги двигателей уменьшается пропорционально синусу угла атаки, а вертикальная составляющая подъемной силы совпадает по направлению с вектором силы тяжести. При углах атаки более 120" вертикальная составляющая силы тяги двигателей самолета Су-27 становится меньше суммы двух сил, действующих по направлению силы тяжести. Этим ограничен угол атаки 120°. Увеличение этого угла грозит падением самолета "на спину". На закритических углах атаки неизбежны срывы воздушного потока с несущих поверхностей. Здесь уже действуют законы нестационарной аэродинамики: аэродинамические силы и моменты зависят не только от углов атаки и скольжения, но и от скорости их изменения. При нестационарном обтекании нарушается боковая балансировка самолета и возникает опасность его сваливания на крыло с последующим переходом в штопор. Однако инертность истребителя, небольшая продолжительность "Кобры" (около 10 секунд) и упреждающие действия летчика рулями позволяют избежать этого.

В настоящее время "Кобра " не может быть боевым маневром. Дело в том, что допустимый угол атаки самолета Су-27 составляет 26° и, перед тем как выйти на "Кобру", летчик должен отключить систему ограничения углов атаки. Конечно, это серьезная угроза безопасности полетов. Поэтому "Кобра Пугачева" – пока что фигура пилотажа, которая эффектно смотрятся на авиашоу, но назвать ее эффективным боевым маневром весьма затруднительно. Тем не менее, выполнение "Кобры" показало принципиальную возможность удержать самолет от сваливания на закритических углах атаки.

Чтобы увеличить угол атаки более 120°, нужно увеличить вертикальную составляющую тяги двигателей. Этого можно достичь либо за счет увеличения тяги двигателей, либо за счет отклонения вектора тяги в направлении оси подъемной силы. Первый путь ведет к утяжелению двигателя и самолета в целом. Поэтому в ОКБ им. П.О. Сухого был избран второй путь. Под руководством главного конструктора Конохова B.C. был создан самолет Су- 37. Прототипом самолета Су-37 является серийный истребитель Су-27 и его глубокая модификация – Су-35.

В ходе испытаний на Су-35 были выполнены такие сверхманевры, как "Кобра", "Хук", "Колокол", связанные с выходом на околонулевые скорости и большие углы атаки. Управление самолетом на околонулевых скоростях практически невозможно из-за недостаточной эффективности аэродинамических органов управления. Летчик на этих режимах полета не может ни влиять на скорость изменения пространственного положения самолета, ни удержать его на больших углах атаки независимо от того, успел ли бортовой локатор захватить цель и ракета сойти с пускового устройства. Стремление улучшить управляемость самолета на околонулевых скоростях привело к воплощению идеи изменения в полете направления тяги двигателей, которое позволяет выполнять управляемые фигуры пилотажа практически на нулевой и даже отрицательной скорости полета без ограничений по углу атаки. Даже штопор на этом самолете – управляемый маневр, а не опасный режим.

Отклоняемые сопла на Су-37

Принципиальным отличием самолета Су-37 от всех предыдущих самолетов семейства Су является отклоняемый вектор тяги (ОВТ) двигателей. Балансировка самолета относительно трех осей при малых скоростях полета на больших углах атаки обеспечивается применением ОВТ и новых органов управления. расположенных как позади центра тяжести самолета, так и впереди его. За счет этих органов может быть обеспечен также более высокий уровень поворотливости истребителя (максимальных угловых скоростей тангажа и рыскания).

На Су-37 можно выполнять фигуры пилотажа, свойственные только этому типу самолета. Например, "Чакру" (чакра – древнее оружие в Индии – металлическое кольцо с режущей кромкой), которая названа именем летчика-испытателя Евгения Фролова. При выполнении этой фигуры самолет с набором высоты уменьшает скорость (как при выполнении фигуры "Колокол") и из этого положения делает "мертвую петлю" на очень малых скоростях полета, практически разворачиваясь вокруг своего хвоста!

Угловую скорость разворота в вертикальной плоскости можно увеличить либо за счет увеличения нормальной перегрузки, либо за счет уменьшения скорости полета, либо одновременно и того, и другого. Увеличить перегрузку можно за счет увеличения вертикальной составляющей силы тяги двигателей, отклоняя век

тор тяги в плоскости симметрии самолета в сторону оси подъемной силы. Чем больше угол отклонения вектора тяги, тем больше сила, искривляющая траекторию полета самолета. Однако с увеличением угла отклонения вектора силы тяги не только увеличивается вертикальная составляющая этой силы, но и уменьшается ее продольная составляющая. Поэтому уменьшается скорость полета и суммарная сила, искривляющая траекторию. Вследствие этого радиус разворота самолета в вертикальной плоскости уменьшается, а угловая скорость – увеличивается. Когда угол тангажа возрастет настолько, что сумма подъемной силы и проекции силы тяги на ось подъемной силы станет больше проекции силы тяжести на ось подъемной силы, траектория самолета начнет искривляться вверх. В верхней точке "Чакры", когда самолет находится в положении "вниз головой", траекторию искривляют уже три силы: подъемная, тяжести и вертикальная составляющая силы тяги двигателей. После выполнения "Чакры" самолет возвращается в нормальное положение "головой вверх".

Если Су-27 на "Кобре Пугачева" выходит на угол атаки 120° и возвращается в исходное положение, то Су- 37 при выполнении "Чакры Фролова" изменяет угол атаки на 360". "Кобра" и "Чакра" – не единственные фигуры, выполняемые "Сухими". В арсенале самолетов этого семейства (от Су-27 до Су-37) есть еще "Колокол", "Двойная Чакра", форсированный разворот на "Кобре". Все это элементная база, на которой строится новая "суховская" технология ближнего маневренного воздушного боя.

В начале 1980-х годов в ответ на создание новых ракет "земля-воздух" и "воздух-воздух" возникла идея создания самолета-"невидимки", обнаружение которого наземными и бортовыми радиолокационными станциями было бы затруднено.

Особенно успешно работы в этом направлении проводились в США, завершившиеся созданием по программе "СТЕЛС" самолета F-117A. В операциях против Ирака "Буря в пустыне" (1991г.) и "Лиса в пустыне" (1998г.) США не потеряли ни одного самолета этого типа. Но во время агрессии НАТО против Югославии самолеты-"невидимки" несли потери как от ЗРК, так и от самолетов-истребителей в ближнем воздушном бою. Угловатые формы самолета F-l 17А делают его малозаметным для радаров, но ухудшают его маневренные характеристики настолько, что в маневренном воздушном бою он проигрывает даже самолетам третьего поколения.

Следующим шагом в развитии самолетов-истребителей было создание малозаметных маневренных самолетов 5-го поколения. В США таким самолетом является истребитель фирмы "Локхид Мартин" F-22A "Рэптор" (Орел- могильник), совершивший свой первый полет 7 августа 1997 года. Началу летных испытаний этого самолета предшествовал длительный цикл работ по экспериментальному самолету YF-22, созданному в рамках программы ATF, начатой в 1981г. Создатели самолетов 5-го поколения в США пришли к выводу, что наиболее рациональным крылом тактического истребителя является крыло прямой стреловидности (КПС). Но стреловидное крыло имеет один существенный недостаток: при сравнительно небольших углах атаки на концах стреловидного крыла возникает срыв потока (концевой эффект стреловидного крыла). Дальнейшее увеличение угла атаки при создании перегрузки (при маневрировании) ведет к распространению срыва потока по всему крылу.

Миг-29М подобно Су-37 должен был получить двигатели с У ВТ

В связи с этим на самолетах со стреловидным крылом на углах атаки меньших, чем критический, возникает опасность сваливания. Этого недостатка лишено крыло обратной стреловидности (КОС) из-за отсутствия концевого эффекта. Следует отметить, что по сравнению с самолетом с крылом прямой стреловидности самолет с КОС имеет значительно большее аэродинамическое качество при маневрировании, лучшую управляемость, особенно на малых скоростях, и малую скорость сваливания. КОС обеспечивает меньшую, чем К ПС, эффективную отражающую поверхность при радиолокационном облучении самолета в переднюю полусферу.

Учитывая эти обстоятельства, в ОКБ им. П.О.Сухого пошли по пути создания малозаметного сверхманевренного истребителя с крылом обратной стреловидности. Идея создания самолета с КОС возникла давно, но не могла быть реализована из-за трудности обеспечения прочности такого крыла. При маневрировании КОС подвергнуто сильным скручивающим нагрузкам. Попытки повышения жесткости традиционной металлической конструкции приводили к недопустимому увеличению веса крыла. Лишь в 1980-х годах, когда появились углепластики, был разработан метод целенаправленной ориентации осей жесткости, компенсирующий рост углов атаки при крутке крыла за счет поворота его сечений.

Первый в мире сверхманевренный самолет с КОС С-37 "Беркут" был создан в ОКБ им. П.О.Сухого. Практически с начала проектирования работы возглавил главный конструктор Михаил Погосян. Ему удалось довести самолет до летного состояния, но в марте 1998 года в связи с назначением на должность директора АВПК "Сухой" Погосян передал "бразды правления" своему заместителю Сергею Короткову.

Самолет С-37 выполнен по схеме "интегральный неустойчивый триплан" со среднерасположенным крылом обратной стреловидности. Его угол стреловидности по передней кромке равен -20 градусам в консольной части и прямой стреловидности в корневой части. Крыло имеет удлинение порядка 4,5 и выполнено почти на 90% из композиционных материалов. Управление по тангажу осуществляется цельноповоротным передним горизонтальным оперением (ПГО) и цельноповоротным основным оперением относительно малой площади.

Известно, что более 70% летчиков плохо переносят длительные перегрузки более четырех единиц даже в про- тивоперегрузочном костюме (ППК). Генеральный конструктор НПО "Звезда" Гай Северин предложил новую концепцию адаптивного катапультного кресла, обеспечивающего летчику возможность ведения маневренного воздушного боя со значительно более высокими, чем на прежних истребителях, перегрузками. Это позволило максимально использовать маневренные преимущества самолета с КОС. Таким образом, если маневренность самолета ограничена физическими возможностями летчика, то адаптивное катапультное кресло позволяет превосходить маневренность самолетов, не оборудованных такими креслами. Это еще одно подтверждение того, что сверхманевренность – это не только управляемый полет на закритических углах атаки, но и маневрирование с перегрузками, превышающими предельные.

25 сентября 1997 г. самолет С-37 "Беркут", пилотируемый летчиком-ис- пытателем Игорем Вотинцевым, совершил первый полет, а в августе 1999г. был представлен на международном авиакосмическом салоне МАКС-99 в г.Жуковском. В настоящее время самолет С-37 проходит заводские испытания и говорить о его возможностях на режиме сверхманевренности еще рано.

Фигуры пилотажа, выполняемые на сверхманевренных самолетах в вертикальной плоскости с выходом на зак- ритические углы атаки, еще не могут быть рекомендованы для использования в воздушном бою. Они могут использоваться в качестве составляющих элементов боевых маневров, выполняемых с интенсивным торможением на закритических углах атаки. При этом самолет выходит на "слепые" скорости сближения, при которых бортовые и наземные РЛС теряют его из виду.

Следует заметить, что одним из недостатков таких маневров является потеря механической энергии, ограничивающая на некоторое время возможности интенсивного маневрирования. В целях уменьшения этого времени могут быть использованы маневры: "переворот, Кобра" и "Полупереворот, Кобра". Еще со Второй мировой войны опыт воздушных боев показывает, что наиболее широкое применение в маневренных воздушных боях находят маневры в горизонтальной и наклонной плоскостях или маневрирование по пространственным траекториям.

Су-30МКИ

Чтобы увеличить "поворотливость" самолета с ОВТ при таком маневрировании, нужно отклонять вектор тяги не только в плоскости симметрии самолета, но и в плоскости, перпендикулярной ей. Особенно наглядно это можно показать на примере виража. Чтобы выполнить вираж (разворот), нужно выдержать строгое соотношение между углом крена и перегрузкой. У обычных маневренных самолетов максимальная угловая скорость в горизонтальной плоскости достигается при располагаемой нормальной перегрузке. Чтобы увеличить эту угловую скорость можно либо увеличить нормальную перегрузку, либо уменьшить скорость полета, либо одновременно сделать и то и другое.

Увеличивать нормальную перегрузку до значений более располагаемой можно за счет увеличения угла атаки вплоть до критического. Увеличивать угол атаки более критического не имеет смысла, поскольку на закритических углах атаки коэффициент подъемной силы (а, следовательно, и подъемная сила) уменьшается и создать перегрузку за счет аэродинамических сил больше той, которая соответствует критическому углу атаки, уже невозможно. Можно пойти по другому пути: увеличить нормальную перегрузку за счет увеличения проекции силы тяги двигателя на ось подъемной силы. В этом случае можно не увеличивать угол атаки более допустимого, что предотвращает опасность сваливания самолета.

Более значительно увеличить скорость разворота самолета в горизонтальной плоскости (увеличить "поворотливость" самолета) можно отклонением тяги двигателя в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии самолета. Тогда проекция силы тяги на продольную ось самолета увеличит силу, искривляющую траекторию в горизонтальной плоскости. Таким способом можно увеличить скорость разворота самолета в горизонтальной плоскости без увеличения нормальной перегрузки.

Увеличивать "поворотливость" самолета можно и за счет уменьшения скорости полета. Но при уменьшении скорости полета уменьшается как располагаемая, так и предельная по тяге нормальная перегрузка. Чтобы при уменьшении скорости полета увеличить нормальную перегрузку, нужно вектор тяги двигателей отклонить в плоскости симметрии самолета в сторону положительного направления оси подъемной силы. Отклонив же вектор тяги еще и в плоскости симметрии в сторону опущенной консоли крыла, можно увеличить "поворотливость" самолета за счет трех факторов: уменьшения скорости, увеличения нормальной перегрузки и увеличения силы, искривляющей траекторию самолета в горизонтальной плоскости.

Изменяя соответствующим образом углы отклонения вектора тяги в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, можно увеличить маневренность ("поворотливость") самолета в любой наклонной плоскости. Отклонение вектора тяги в двух взаимно перпендикулярных плоскостях реализовано на многофункциональных истребителях Су-30МК (МКИ, МКК). Комплекс новых фигур пилотажа, продемонстрированный на этом самолете летчиком- испытателем Аверьяновым В.Ю. на авиасалоне МАКС-99, свидетельствует о том, что "сверхманевренность" уже стала новым направлением в развитии маневренных самолетов.

Создание двигателя с ОВТ АЛ-41 и принятие его в качестве базового для самолетов "Су", несомненно, повысит маневренные возможности этих самолетов любой модификации. Естественно напрашивается вопрос: зачем выполнять сложные и опасные маневры с выходом на закритические углы атаки, если за счет отклонения вектора тяги можно значительно увеличить маневренность самолета без угрозы безопасности полетов.

Маневры с выходом на закритические углы атаки значительно расширяют боевые возможности истребителей, а закритические углы атаки являются "аэродинамическим оружием", вопросы боевого применения которого еще не исследованы.

Полковник в отставке Илья КАЧОРОВСКИЙ, военный летчик 1-го класса.