5:02 / 28.05.19
Авиационная экзотика: Су-47 «Беркут» и другие самолеты с крылом обратной стреловидности
Теоретически, использование крыла обратной стреловидности на высокоманевренном истребителе позволяет получить ряд существенных преимуществ для такого типа машин: увеличение допустимых угла атаки и угловой скорости разворота, снижение лобового сопротивления, улучшение компоновочной схемы самолёта; причём все эти качества проявляются тем сильнее, чем больше угол обратной стреловидности. Таковое улучшение лётных характеристик объясняется отсутствием срыва потока с концевых частей крыла за счёт смещения воздушного потока на крыле обратной стреловидности к его корневой части. [1]
Преимущества
Сравнение обтекания воздухом обычного самолёта и самолёта с крылом обратной стреловидности / Изображение: ru.wikipedia.org
- позволяет улучшить управляемость на малых полётных скоростях.
- улучшает взлетно-посадочные характеристики за счет увеличения допустимого без потери управляемости угла атаки.
- повышает аэродинамическую эффективность во всех областях лётных режимов.
- компоновка с крылом обратной стреловидности оптимизирует распределения давления на крыло и переднее горизонтальное оперение
- позволяет уменьшить радиолокационную заметность самолёта в передней полусфере.
Недостатки
- КОС особо подвержено аэродинамической дивергенции (потере статической устойчивости) при достижении определённых значений скорости и углов атаки — угол атаки в сочетании с аэродинамической деформацией крыла образуют систему с положительной обратной связью;
- из первого вытекает, что такое крыло требует конструкционных материалов и технологий, обеспечивающих его достаточную жёсткость и специальных конструктивных решений (изменение крутки крыла при деформации под действием скоростного напора), либо компенсирующих управляющих воздействий со стороны системы управления летательным аппаратом (именно по этой причине с появлением электродистанционных систем управления возникла вторая волна интереса к КОС).
История
Первые работы по обратной стреловидности крыла проводились в рамках нескольких нереализованных проектов в довоенной Польше. Исследованиями крыла небольшой обратной стреловидности занимался советский авиаконструктор Виктор Николаевич Беляев, реализовавший такую схему вкупе со схемой летающего крыла на ряде конструкций планеров — БП-2 (1934), БП-3, ДБ-ЛК.[2]
Планер БП-2 /
Первыми практически летающими самолётом с крылом обратной стреловидности стал немецкий реактивный бомбардировщик Юнкерс Ju-287 [3]. Машина, совершившая первый полет в феврале 1944 года, была рассчитана на максимальную скорость 815 км/ч. В дальнейшем два опытных бомбардировщика этого типа достались СССР в качестве трофеев.
Юнкерс Ю-287 (нем. Junkers Ju-287) — экспериментальный реактивный бомбардировщик нацистской германии. Являлся летающей лабораторией, на которой отрабатывалась концепция крыла обратной стреловидности и другие технологии для новых реактивных бомбардировщиков.
Из-за сложностей заключительного этапа Второй мировой войны, самолёт собрали из различных комплектующих самолётов других серий. Наличие неубирающегося шасси объясняется также соображениями экономии средств и времени.
Единственным элементом, разработанным специально, было крыло обратной стреловидности, достигавшее 25° по передней кромке.
Юнкерс Ю-287 (нем. Junkers Ju-287) — экспериментальный реактивный бомбардировщик нацистской германии / www.airpages.ru
Недостроенные второй и третий прототипы были захвачены Красной Армией на завершающем этапе войны. В послевоенный период в СССР доработали концепцию самолёта с крылом обратной стреловидности.
Разработка
Ju 287 разрабатывался в соответствии с потребностью Люфтваффе в бомбардировщике, значительно превосходившим истребители Союзников по скорости. Концепция заключалась в том, чтобы просто избегать столкновения с истребителями, уходя от них в горизонтальном полёте.
Стреловидное крыло было предложено главным конструктором проекта, доктором Хансом Вокке, как способ достижения дополнительной подъёмной силы на низких скоростях. Такая потребность возникла из-за плохой отзывчивости ранних турбореактивных двигателей во время взлёта и посадки, что серьёзно повышало аварийность.
Ещё одним конструктивным преимуществом крыла обратной стреловидности было возможность создания крупного оружейного отсека в передней части самолёта — перед главным лонжероном крыла.
Юнкерс Ю-287 / www.airpages.ru
Перед сборкой первого Ju 287 один из He 177 A-5 (обозначенный как прототип 177, V38) был модифицирован на заводе Letov в Праге для изучения технических характеристик такого бомбового отсека.
Первый прототип задумывался исключительно как летающая лаборатория для изучения аэродинамических характеристик крыла обратной стреловидности.
Он был собран из фюзеляжа He 177 A-5, имел хвостовое оперение от Ju 388, шасси от Ju 352 и носовые колеса, взятых из разбившихся B-24 Liberator.
Все шасси жёстко закрепили на самолёте ради упрощения конструкции и снижения веса и снабдили аэродинамическими обтекателями.
В движение самолёт приводился двумя двигателями Jumo 004, расположенными в мотогондолах под крыльями, а два других установлены в гондолах, закреплённых в передней части фюзеляжа.
Первый полёт состоялся 8 августа 1944 года. Пилотировал самолёт летчик-испытатель Зигфрид Хольцбаур[1]. В ходе испытаний самолёт показал чрезвычайно хорошие ходовые характеристики.
Была достигнута скорость 700—780 км/ч (по другим данным — 875 км/ч), что значительно выше скорости любого истребителя Союзников того времени. Также проявили себя и недостатки крыла обратной стреловидности — эффект скручивания.
В будущем конструкторы надеялись решить её путем увеличения числа двигателей до шести и их переноса под крыло.
Изначально Ju 287 планировалось оснастить двигателями Heinkel-Hirth HeS 011, но из-за трудностей в разработке в качестве альтернативы был выбран двигатель BMW 003. Второй и третий прототипы, V2 и V3, должны были оснащаться шестью такими двигателями в тройном кластере под каждым крылом.
Юнкерс Ю-287 / www.airpages.ru
В июле 1944 года работа над программой Ju 287, наряду со другими незавершенными проектами немецких бомбардировщиков (включая работы над тяжелым бомбардировщиком Юнкерса Ju 488), была остановлена. Но Юнкерсу было разрешено продолжать лётные испытания прототипа Ju 287 V1. К тому времени крыло для V2 было завершено.
Всего было проведено семнадцать испытательных полётов, которые прошли без заметных инцидентов. После семнадцатого испытательного полёта осенью 1944 года V1 был отправлен на хранение, и программа Ju 287 испытаний бал завершена.
Однако в марте 1945 года, по не совсем ясным причинам, программа 287 была вновь развёрнута.
РЛМ затребовал как можно быстрее начать серийное производство нового реактивного бомбардировщика в объёмах 100 самолетов в месяц.
Прототип V1 был извлечён из хранилища и передан в Главный Центр оценки и испытаний Люфтваффе в Атрехлине, но был уничтожен во время бомбардировки союзниками, прежде чем он смог снова подняться в воздух.
Из-за постоянных проблем с новыми двигателями, способными дать новому самолёту требуемую тяговооружённость, окончательный вариант Ju 287 предлагалось переделать в ударный беспилотник для поражения наземных целей.
Предполагалось, что начинённый взрывчаткой «дрон» будет пилотироваться с закреплённого сверху фюзеляжа истребителя Me 262.
По мере приближения к цели дрон должен был отделятся и пилот Me 262 должен был контролировать полёт беспилотника до самого поражения цели.
В конце апреля 1945 года завод Юнкерса, строивший V2 и V3, был захвачен Красной Армией. На тот момент V2 был завершён на 80%, а строительство V3 только началось. Вокке и его сотрудники вместе с двумя недостроенными прототипами были доставлены в Советский Союз.
Проекции самолента Юнкерс Ю-287 / Изображение; fishki.net
Тактико-технические показатели самолента Юнкерс Ю-287
| Габаритные размеры, м: |
длина — 18,3; высота — 4,7; размах крыла -20,11 |
| Весовые характеристики, кг: |
пустого — 12500; максимальный взлетный — 20000 |
| Силовая установка | 4(6) Jumo-004B |
| Максимальная скорость, км/час | 750 |
| Дальность полета, км | 1570 |
| Скороподъеиность, м/мин | 580 |
Хотя, теоретически, использование крыла обратной стреловидности позволяет получить ряд существенных преимуществ, специалисты советско-германского ОКБ-1 в Дессау, всесторонне испытывая с 1946 по 1949 годы, в рамках программы «Entwicklungs Flugzeug» («экспериментальный самолет»), оба экземпляра Ju-287, не сумели выявить решающих преимуществ схемы и столкнулись с некоторыми нерешаемыми на тот момент времени проблемами. Программа была закрыта, а специалисты ЦАГИ пришли к выводу о нежелательности применения крыла обратной стреловидности в самолётостроении. Одним из доводов было увеличение статической неустойчивости самолёта с таким крылом в полёте на высоких скоростях.
Первым более-менее массовым и коммерчески эксплуатируемым самолётом (всего выпущено 47 единиц) стал немецкий пассажирский, с крылом относительно небольшой обратной стреловидности, Hamburger Flugzeugbau HFB-320 Hansa Jet 1964 года [4].
HFB-320 Hansa Jet / ru.wikipedia.org
HFB-320 Hansa Jet — немецкий лёгкий многоцелевой транспортный самолёт. Самолёт представляет собой цельнометаллический среднеплан со свободнонесущим крылом и построен с достаточно оригинальными решениями.
Основная особенность — крыло обратной стреловидности с углом 15° по передней кромке, благодаря чему главный лонжерон пропущен через фюзеляж насквозь. Хвостовое оперение Т-образное. Топливные баки размещены на законцовках крыла.
Пара реактивных двигателей расположена на пилонах в хвостовой части самолёта.
Начало проекта по разработке самолёта было положено в 1960 году. Первый полёт прототипа состоялся 21 апреля 1964 года, а серийная машина поднялась в воздух 2 февраля 1966 года. Первым коммерческим эксплуатантом стала итальянская Italcementi получившая свой самолёт 26 сентября 1967 года. В 1977 году была выпущена модификация HFB-320M являющая собой военный постановщик помех (РЭБ).
Три проекции самолета / Изображение: www.aviastar.org
Тактико-технические показатели самолета HFB-320 Hansa Jet
| Экипаж, человек | 2 |
| Пассажировместимость | 11-15 в зависимости от конфигурации |
| Габаритные размеры, м: |
длина — 16,61; высрта — 4,92; размах крыла — 14,48 |
| Площадь крыла, м² | 30,14 |
| Весовые параметры, кг: |
вес пустого — 5511; максимальный взлетный вес — 9218 |
| Силовая установка: |
два турбореактивных General Electric CJ610-1; или CJ610-5; или CJ610-9 |
| Тяга, кН: |
2×12,7; или 2×13,15; или 2×14 |
| Крейсерская скорость, км/ч | 825 |
| Дальность, км | 2413 |
| Статический потолок, м | 11433 |
| Скороподъёмность, м/с | 21,6 |
Долгое время самолётов с таким крылом никто не строил, за исключением пассажирского HFB-320 Hansa Jet.
Но появление в конце 70-х годов в США эффективных систем компьютерного управления полетом «Fly-by-Wire» позволило именно американцам вновь вернуться к подобной концепции, и с целью экспериментального подтверждения теоретических соображений был сконструирован экспериментальный X-29 [5]. Построенный по заказу BBC, он совешил первый полёт в декабре 1984 года. Однако, программа X-29A расценивается в США как неудачная.
Grumman X-29 — американский самолёт-прототип с обратной стреловидностью крыла, разработанный корпорацией Grumman Aerospace (сейчас – Нортроп Грумман) в 1984 году. Всего было построено, по заказу Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA), два экземпляра.
История создания
Данный экспериментальный самолёт был создан в попытке поиска новых путей развития военной авиации и в связи с открывшимися технологическими возможностями в области электроники и композитных материалов.
Сама идея подобной машины возникла у Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам в 1977 году.
По разным соображениям в качестве разработчика и изготовителя была выбрана фирма Grumman, которая получила в декабре 1981 году контракт стоимостью 87 млн долларов на производство двух самолётов.
Лётный экземпляр самолёта был готов к лету 1984 года.
Grumman X-29 / topwar.ru
Теоретически, использование крыла обратной стреловидности на высокоманевренном истребителе позволяет получить ряд существенных преимуществ для такого типа машин: увеличение допустимых угла атаки
и угловой скорости разворота, снижение лобового сопротивления,
улучшение компоновочной схемы самолёта; причём все эти качества
проявляются тем сильнее, чем больше угол обратной стреловидности.
Таковое улучшение лётных характеристик объясняется отсутствием срыва
потока с концевых частей крыла за счёт смещения воздушного потока на
крыле обратной стреловидности к его корневой части.
Однако, например, специалисты советско-германского ОКБ-1 в Дессау,
всесторонне испытывая в послевоенные годы два трофейных экземпляра
немецких Ju-287,
в рамках программы «Entwicklungs Flugzeug» («экспериментальный
самолет»), не сумели выявить решающих преимуществ схемы и столкнулись с
некоторыми нерешаемыми на тот момент времени проблемами.
Программа была закрыта, а специалисты ЦАГИ
пришли к выводу о нежелательности применения крыла обратной
стреловидности в самолётостроении. Одним из доводов было увеличение
статической неустойчивости самолёта с таким крылом в полёте на высоких
скоростях.
Долгое время самолётов с таким крылом никто не строил, за исключением 47 экземпляров пассажирского HFB-320 Hansa Jet
с крылом относительно небольшой обратной стреловидности.
Но появление в
конце 70-х годов в США эффективных систем компьютерного управления
полетом «Fly-by-Wire» позволило именно американцем вновь вернуться к
подобной концепции.
С целью экспериментального подтверждения
теоретических соображений и был сконструирован X-29.
Grumman X-29 / topwar.ru
Самолёт был выполнен по схеме «утка» с цельноповоротным передним горизонтальным оперением
(ПГО) трапециевидной формы и крылом отрицательной стреловидности
(–30°). Корневая часть крыла в своей хвостовой части переходит в
удлинённый наплыв, который заканчивается закрылками, включёнными в
систему постоянного аэродинамического управления самолётом.
Крыло,
выполненное по двухлонжеронной
схеме с обшивкой из композиционных материалов, имеет относительное
удлинение 4, коэффициент сужения 0,4 и массу 363 кг на каждую плоскость.
Передняя часть фюзеляжа с кабиной заимствована от F-5; средняя часть фюзеляжа, моторама под один двигатель, центроплан и вертикальное оперение – уникальной разработки; шасси – от F-16; двигатель – от F-18.
Источник: https://www.arms-expo.ru/articles/armed-forces/aviatsionnaya-ekzotika-chernyy-berkut-s-krylyami-vpered/
Самолет с обратной стреловидностью крыла СУ-47: Беркут, истребители 6 поколения России, скорость, характеристики
Самолет с обратной стреловидностью крыла Су-47 «Беркут» производит впечатление футуристичной машины, которая летает вопреки законам физики. Конечно, все это кажется только на первый взгляд. Подогревает интерес к самолету нетрадиционная модель крыла. А его маневренность восхищает специалистов и пилотов.
Несмотря на то, что проект Су-47 пережил немало сложностей, Россия одной из немногих стран довела идею обратной стреловидности крыла до логического завершения. Эта работа была трудоемкой, затратной для бюджета, но все труды имели смысл. Возможно, по этой причине Су-47 «Беркут» является предметом гордости конструкторов и военных, неоднократно выступает украшением авиационных шоу.
История создания
Началом жизни проекта Су-47 считаются 80-е годы XX века. Уже тогда высшее руководство СССР озаботилось скорейшим созданием принципиально нового истребителя, способного составить конкуренцию западным аналогам на долгие годы вперед.
Отправной точкой для работ послужил Су-27, который наравне с Миг-29 в конце 70-х – начале 80-х годов только поступал на вооружение и готовился стать основной ударной мощью СССР в небе. И почти сразу же руководство начало предпринимать шаги по совершенствованию проектов. Стоит отметить, что заокеанские оппоненты вели подобные разработки синхронно.
Первое обозначение, которое получил новый самолет, было Су-37. Только гораздо позже его переименовали в Су-47. Фактически, можно назвать истребитель продолжением Су-32 с идентичным строением планера и способностью нести вооружение, как у Су-33. Руководство планировало запустить новый Су-47 в серию уже в 1993 году.
Но тяжелый период времени, который коснулся Советского Союза, а затем и его правопреемницы – России – наложит отпечаток на многие перспективные разработки в военной сфере. Не стали исключением работы по созданию Су-47.
В 1988 году разработки были почти полностью свернуты до лучших времен. Помогло только руководство ВМФ, которое запросило проект самолета для авианосцев. Так появился Су-27КМ (корабельно-модифицированный).
А работы по нему позже легли в основу Су-47.
Развал огромной державы нанес непоправимый экономический удар всем сферам жизни.
ОКБ Сухого поддерживал проект Су-47 за счет собственных средств. По этой причине в распоряжении конструкторов была всего одна машина для испытаний.
К счастью, столь интересный проект был доведен до ума, и в 1997 году новейший Су-47, который получил прозвище «Беркут» (за свою способность быстро поменять направление движение или угол атаки из-за своей маневренности). Общество возлагало на него большие надежды, потому что в то время России было тяжело удивлять новыми проектами.
Только гораздо позже военное руководство дало понять, что Су-47 был лишь экспериментом в небе, и никогда не должен был поступать на вооружение массово. Этим и объясняется то, что с момента первого полета до сегодняшних дней «Беркут» не стал серийным самолетом ВВС России.
Конструкция
Истребитель Су-47 получил некоторые уникальные конструктивные особенности, которые выделяют его на фоне классического представления о компоновке современного самолета истребительной авиации.
Характерная особенность самолета – обратная стреловидность крыла.
Причем само крыло имеет прямую направленность и плавно соединяется с фюзеляжем, что представляет собой цельную несущую структуру (это особенность истребителей), но вот его консоли выполнены с обратной стреловидностью.
В производстве Су-47 применяются композитные материалы. Так, крыло состоит на 90% из композита и лишь на 10% из металлических сплавов. Фюзеляж же создается с применением титана и алюминия.
Этот подход облегчает машину и делает ее современной.
Однако известны испытания истребителей американцев (тоже из композита), которые доказали, что такие материалы серьезно уступают по прочности металлам, что делает самолеты менее надежными.
«Беркут» собирается по уникальной технологии, когда элементы фюзеляжа или оперения отливаются максимально точно в плоском виде, а потом им задается нужная кривизна и форма.
Это позволяет максимально качественно обеспечивать стыковку деталей и использовать меньше заклепок.
Масса самолета снижена на 20-25% только за счет этой технологии, а ресурс обшивки выше в 2-3 раза, чем у полностью металлической.
Схема самолета известна, как продольный интегральный триплан. Переднее оперение представляет собой трапециевидные консоли с углом стреловидности около 50 градусов и общим размахом 3,5 метра. Особенность ПГО – способность целой консоли поворачиваться. Для управления на основном крыле установлены элероны и флапероны.
Хвостовое оперение, также, как и переднее, имеет возможность поворачиваться полностью.
Кили в хвосте схожи по конструкции с Су-27, но меньше (что дает больше «невидимости» для радаров), имеют развал на 75 градусов относительно друг друга.
Фюзеляж выполняется с ярко выраженной овальной формой в сечении. По бокам, в местах соединения с крылом, имеются воздухозаборники. В передней части расположена кабина, а сам фюзеляж в носовой части получил заметную приплюснутость с выдающимися ребрами в обе стороны.
Кабина единственного пилота машины идентична по своим габаритам предшественнику, Су-27. Но есть небольшие собственные черты. Так, на Су-47 «Беркут» улучшена обзорность, снижена площадь рассеивания, но потребовалась новая система катапультирования.
Новых расчетов катапультирования потребовало расположение кресла пилота. В Су-47 располагают под углом в 30 градусов. Это снижает нагрузку на пилота на высоких скоростях. На данный момент – это модель К-36ДМ. В планах было устанавливать даже более современную систему спасения жизни пилота с возможностью покидать самолет на малых высотах, но пока это не применяется.
Шасси самолета трехопорное. Две задние стойки имеют по одному колесу каждая и убираются вперед с поворотом за воздухозаборники. На переднее шасси ставится два колеса меньшего диаметра. Собирается стойка также вперед с поворотом, прячась под кабиной пилота.
На Су-47 изначально ставились двигатели Д-30Ф6 с тягой в 15,600 кгс (такие же, как и на Миг-31).
Но специально для всех самолетов пятого поколения в России разрабатывается новое поколение силовых установок – АЛ-41Ф (с управлением вектора тяги, плазменным зажиганием и даже возможностью работы в случае отказа всей электроники на самолете), которые планируется ставить на серии истребителей Су-47 в том числе.
О бортовом оборудовании «Беркута» известно не так много из-за высокой секретности информации. Однако точно понятно, что военная промышленность поставляла для истребителя лучшие свои разработки.
Достоверно известно, что на Су-47установлены:
- навигационные системы с лазерными гироскопами и возможностью ориентироваться по спутнику;
- антенны РЛС, вероятно, предполагалось расположить во всех направлениях самолета (в носовой части, хвосте, на килях и в крыле), чтобы обеспечить максимальную видимость для пилота;
- оптико-локационная станция в носовой части истребителя;
- управление организовано с помощью тензометрического рычага и боковой малоходовой ручки;
- радиолокационная станция на борту позволяет обнаруживать цели на дистанции в 245 километров от самолета, вести до 24 вражеских объектов и поражать сразу 8 из них.
«Беркут» считается опытным самолетом, поэтому не несет вооружения. Но так как он собран на базе Су-27, Су-32 и Су-33, то его возможный арсенал может быть внушительным. Во-первых, на Су-47 предусмотрены отсеки для ракет и бомб. Есть возможность устанавливать подвесное оружие внешне, но эта мера повысит заметность истребителя для РЛС противника.
Самолет планировалось оснащать всеми типами ракет: малой, средней, большой и сверхбольшой дальности. Предполагается, что Су-47 может успешно поражать цели на удалении до 400 километров. Для ближнего боя на истребителе может быть использована пушка ГШ-301 калибра 30 мм.
Летно-технические характеристики
Хотя подобные проекты с самолетами обратной стреловидности крыла проводились во многих странах, от них рано или поздно отказывались. Только Су-47 поступил в производство, пусть и не серийное. Испытатели, конструкторы и эксперты оценили и оценивают «Беркут» очень высоко, отмечая его маневренность, скрытность и возможность нести большую боевую нагрузку.
| Габариты (длина/размах крыла/высота) | 22,6 м./ 16,7 м. / 6,4 м. | 15,30 м./ 10,9 м./ 5,3 м. | 18,9 м./ 13,5 м./ 5,09 м. |
| Площадь крыла | 56 кв.м. | 45,7 кв.м. | 78 кв.м. |
| Вес (нормальный на взлете/максимальный) | 25,6 т./ 34 т. | 14,7 т./ 24,5 т. | 29,2 т/ 38 т. |
| Скорость максимальная (у земли/ на высоте) | 1400 км/ч / 2200 км/ч | 1350 км/ч / 1900 км/ч | 1490 км/ч / 2410 км/ч |
| Количество топлива | 12 т. | 4,7 т. | 8,2 т. |
| Максимальный перелет | На дозвуке – 4000 км, на сверхзвуке 1600 км | 1800 км | 2960 км. |
| Потолок | 18-20 км | 15,2 км | 20 км. |
| Двигатели | ТРДДФ 2х15,600 кгс | ТРДДФ 2х7,500 кгс | ТРДДФ 2х15,876 кгс |
| Длина разбега | 90 м. | 400 м. | 250-450 м. |
Так как Су-47 задумывался как истребитель, то его можно сравнить с подобными самолетами из других стран, конкурентов России в военном плане. Так, лучшие представители Германии (Typhoon) или Франции (Dassault Rafale) могут состязаться с Су-47 по маневренности, но уступают по боевой нагрузке и дальности поражения. Следовательно, в возможном бою существенно проигрывают.
А вот американский F-22 – единственный самолет пятого поколения в мире, мог бы оказаться достойным конкурентом, если бы не одно «но». Его стоимость была такой огромной (известно о примерно 70 миллиардах потраченных долларов всего на 187 машин), что производство приостановили.
Производство и интересные факты
Процесс сборки Су-47 «Беркут» отличается большими денежными расходами по той причине, что самолет не запущен в серийное производство.
Так как проект и сегодня остается секретным (даже нет полных сведений обо всем оборудовании, которое применяется на борту), то назвать точное количество собранных машин не представляется возможным.
Однако понятно, что на вооружении сегодня числятся единицы Су-47.
Сборка ведется в конструкторском бюро Сухого и на Иркутском авиастроительном заводе, некоторые комплектующие выпускаются смежными предприятиями из военной сферы.
Несмотря на то, что создание и дальнейшая эксплуатация Су-47 «Беркут» были полны трудностей, этот истребитель пользуется любовью пилотов, конструкторов и увлеченных авиацией людей. Эта любовь порождает пристальное внимание к самолету на выставках, показах, во время испытаний. Возможно, по этой причине о самолете с таким маленьким сроком службы уже появились интересные факты.
Например, долгое время само проектирование нового истребителя держалось в строжайшем секрете. Но однажды в прессу попали случайные снимки с заседания военного совета, где на столе у высших начальников стоял … макет самолета с обратной стреловидностью крыла.
Этой мелочи хватило, чтобы зарубежные конструкторы нарисовали проект секретного истребителя.
Несмотря на постоянные опровержения подобных разработок в КБ СССР со стороны руководства страны, после выхода самолета стало понятно, что иностранные инженеры не ошибались.
Истребители с обратной стреловидностью крыла разрабатывались не только в СССР. Некоторые проекты за рубежом даже дошли до финальных испытаний. Но кроме Су-47 «Беркут», ни один, какой-либо другой истребитель не стал перспективной разработкой. Наоборот, работы преимущественно сворачивались, а внимание уделялось универсальным и простым в производстве самолетам.
На базе Су-47 российские конструкторы обкатывали последние достижения военно-промышленного комплекса.
Во-первых, сам самолет получил передовую авионику, но и испытания новых технологий дали возможность продвинуться в создании следующего поколения истребителей – Т-50.
Су-47 «Беркут» близок по характеристикам проекту «Стэлс». Технологии русского истребителя также позволяют оставаться незамеченным для радаров. Но ориентированность на классическое исполнение фюзеляжа истребителя, применение традиционных конструкторских ходов сделали российский самолет намного дешевле.
Перспективы
Несмотря на то, что самолет Су-47 «Беркут» был и остается секретным, то, что руководство страны не оставляет этот проект без внимания, понятно без слов. Для него разрабатываются новые двигатели, вооружение.
На его базе проводят испытания новых технологий производства композитных материалов (так, например, стало известно, что на 2500 км/ч оболочка истребителя не выдерживает нагрузок и начинает разрушаться, поэтому максимальная скорость намеренно ограничена).
Определенно одно: свой ресурс «Беркут» еще не выработал и наверняка будет и дальше являться площадкой для испытания достижений ВПК. При этом, он остается эффективным оружием, которое не затеряется в возможном военном конфликте.
Су-47 должен был стать самым передовым истребителем Советского Союза, а затем и России, но экономические трудности наложили отпечаток и на его судьбу тоже.
Этот самолет служит сегодня скорее опытным образцом военной техники, а не полноценной боевой единицей. Хотя можно быть уверенным наверняка, что в любой другой ситуации Су-47 мог быть успешно принят на вооружение и считаться одним из лучших мировых истребителей с серийным производством.
Видео
Источник: https://WarBook.club/voennaya-tehnika/samolety/su-47/
Обратная стреловидность крыла
Крыло обратной стреловидности производит огромное впечатление на нас, привыкших к традиционной стреловидности. В маркетинге это называется «Wow-эффект». Выглядит очень необычно, «крылья задом на перед» удивится обыватель. Но для специалистов в этом нет ничего необычного уже более 70 лет.
Су-47, крыло обратной стреловидности
Интересно, что в английской терминологии, такое крыло называется forward-swept wing, то есть «крыло загнутое вперед» или если хотите «крыло развернутое вперед». У нас же это крыло обратной стреловидности, тогда как его антипод называется просто «стреловидное крыло» или «крыло прямой стреловидности».
Зачем же нужно крыло обратной стреловидности (КОС)? С точки зрения аэродинамики, применение «крыла развернутого вперед» имеет не одно, а ряд неоспоримых преимуществ.
Первое, для такого крыла отсутствует так называемый «концевой эффект стреловидного крыла».Но тут надо остановиться по подробнее и объяснить в чем же проблема.
Вот простое объяснение. Для обычного стреловидного крыла дело обстоит так. Пограничный слой (слой воздуха заторможенный благодаря трению о крыло) «сползает» в сторону законцовок крыла, там «набухает». При повышении угла атаки происходить срыв потока (отрыв пограничного слоя).
Происходит он именно в том месте где обычно расположены элементы управления — элероны.
Отрыв пограничного слоя означает, что обтекание крыла было нарушено, а если по-простому, то в этом месте нормального контакта крыла и воздуха уже нет, элементы управления становятся неэффективны, да еще и пропадает подъемная сила.
Вот в чем разница
Конечно, это плохо, самолет теряет устойчивость и управляемость на больших углах атаки и малых скоростях не говоря уже о том что, если продолжать увеличивать угол атаки, это приведет к увеличению зоны отрыва пограничного слоя и к сваливанию, а дальше — штопор.
Теперь взгляните на рисунок крыла обратной стреловидности, здесь все то же самое, кроме того, что «вредный» пограничный слой движется в противоположную сторону, к корню крыла.
Вуаля, от вредного эффекта избавились.
В результате самолет с таким крылом способен на полеты на больших углах атаки и на меньших скоростях, в то же время крыло остается стреловидным по сути, позволяя летать и на высоких скоростях.
Хотите еще преимуществ? Пожалуйста.
Преимущества крыла обратной стреловидности
Очевидно, что при аналогичной площади подъемная сила у такого крыла больше на больших углах атаки, за счет отсутствия концевых срывов. Значит и взлетную скорость и дистанцию пробега можно уменьшить.
Индуктивное сопротивление, создаваемое таким крылом меньше, чем создаваемое традиционным стреловидным. Вихрь, образующийся на конце крыла «прямой» стреловидности более интенсивный и создает большее индуктивное сопротивление.
Важная деталь в случае истребителя, использование крыла обратной стреловидности увеличивает маневренность, так как позволяет летать на больших углах атаки.
Еще такое «ненормальное» крыло лучше распределяет давление между собой и передним горизонтальным оперением.
Также применение такого крыла снижает радиолокационную заметность в передней полусфере, за счет изменения характера отражения радиоволны. Получается, что от передней кромки крыла радиоволны отражаются в сторону фюзеляжа и частично экранируются.
Казалось бы одни плюсы, но как мы увидим из истории, практически ни в одном серийном самолете КОС не применяется (за исключением планеров). Значит, пора переходить от плюсов к минусам.
Недостатки крыла обратной стреловидности
Встречайте, главный недостаток, который не позволяет использовать КОС — аэродинамическая дивергенция. По простому, на кончик такого крыла начинает действовать такая большая сила, что он начинает изгибаться. Причем с увеличением угла атаки крыло изгибается вверх, увеличивая за счет изгиба угол атаки еще больше.
Чтобы избежать этого, крыло приходится делать жестче, а это значит, что оно должно быть либо тяжелее ( для самолета это плохо), либо нужно применять более прочные и менее тяжелые материалы. Именно отсутствие одновременно легких, прочных и недорогих материалов и ограничивало применение такого, казалось бы, эффективного решения.
Также такое крыло имеет большее волновое сопротивление, что снижает его эффективность на сверхзвуковых скоростях полета.
Вот теперь можно перейти и к истории.
История крыла обратной стреловидности
Так-как преимущества «развернутого вперед» крыла были очевидны с точки зрения аэродинамики, крылом обратной стреловидности начали интересоваться еще до второй мировой войны.
В 1934 году советский конструктор Виктор Беляев продемонстрировал на соревнованиях планер БП-3 с крылом обратной стреловидности.
Планер ПБ-3
В 1938 инженеры Беляев и Юханин спроектировали бомбардировщик ДБ-ЛК который был оснащен крылом обратной стреловидности. К 1941 году был построен один бомбардировщик.
Уже в 1944 году в Германии был создан бомбардировщик Ju-287, которых было выпущено всего 7 штук. Кроме того, что Юнкерс 287 обладал крылом обратной стреловидности, это был еще и реактивный самолет.
Два самолета испытывались в в СССР с 1946 по 1949 годы, но советские инженеры пришли к выводу, что проблемы со статической неустойчивостью самолета с таким крылом делают применение крыла обратной стреловидности не целесообразным.
Ju-287. В СССР признали неперспективным
В том же 1944 в США совершил первый полет планер Cornelius XFG-1 с крылом обратной стреловидности.
Американский XFG-1
В 1945 в воздух поднялся планер ЛЛ-3 конструктора Цибина.
Планер ЛЛ-3
В 1964 году в Германии совершил первый полет гражданский пассажирский самолет с крылом обратной стреловидности HFB-320 Hansa Jet. В серию он был запущен уже в 1966 году, но выпущено таких самолетов было всего 47 штук.
Пассажирский HFB-320
Следующий шаг был сделан гораздо позднее в США, когда в 1984 году первый полет совершил экспериментальный самолет X-29. В то время уже появились композитные материалы, обладавшие хорошими показателями прочности при небольшой удельной массе.
Источник: https://interesnye-istorii.in.ua/forward-swept-wing/
Грумман X-29: невероятный самолет с обратной стреловидностью крыла (CNN, США)
Такого самолета как X-29 больше нет. Его удивительные, вывернутые вперед крылья стали лишь одним из многих смелых новшеств.
Этот самолет был создан на пике холодной войны объединением гигантов, в которое вошли НАСА, ВВС США, «люди в черном» из Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны и авиакосмическая компания «Грумман». Свой первый полет он совершил в 1984 году. Это была попытка построить непревзойденный и идеальный истребитель.
Но из-за экспериментальной конструкции это был самый неустойчивый самолет из всех когда-либо построенных.
«Без бортового навигационного компьютера летать на нем было невозможно в буквальном смысле этого слова. Этот компьютер вносил поправки в маршрут полета 40 раз в секунду», — рассказал в телефонном интервью главный историк летного исследовательского центра НАСА им.
Армстронга Кристиан Гельцер (Christian Gelzer). Этот центр расположен в южной Калифорнии, где проходили испытания самолета.
«Инженеры пришли к выводу, что если все три навигационных компьютера откажут одновременно, самолет развалится в воздухе еще до того, как летчик успеет катапультироваться», — добавил Гельцер.
Резкие маневры
Самолеты с обратной стреловидностью крыла, которое расположено под углом, противоположным традиционному крылу, встречаются редко, но Х-29 был не первой машиной, на которой его применили. Немецкий бомбардировщик «Юнкерс» Ju 287, ставший успешным прототипом с такой конструкцией, совершил свой первый полет в 1944 году.
Его конструктор Ганс Вокке (Hans Wocke) позже применил полученные знания для создания маленького самолета бизнес-класса «Ханса HBF 320», который поднялся в небо в 1964 году. Всего было построено несколько десятков таких машин, и некоторые летают до сих пор.
Это единственный коммерческий самолет с обратной стреловидностью крыла.
Но у «Хансы» крылья повернуты вперед для того, чтобы максимально использовать маленький фюзеляж и создать в этом тесном самолете больше пространства для пассажиров. Дело в том, что такая конфигурация позволяет сдвинуть крылья назад вдоль корпуса самолета.
The National Interest18.05.2015The National Interest28.12.2017
Кроме того, у «Хансы» крылья вывернуты вперед всего на несколько градусов, в отличие от Х-29, у которого обратная стреловидность составляет 33 градуса. Столь радикальное изменение означает, что устойчивостью еще больше пожертвовали ради маневренности, так как самолет изначально неустойчив.
«У истребителя F-18 коэффициент нестабильности составляет всего 5%. А у Х-29 статическая неустойчивость равна 35%», — сказал Гельцер.
Но размещение крыльев сзади имеет другое важное следствие. Небольшие выступающие элементы оперения под названием элероны (в переводе с французского «маленькие крылья»), которые играют важнейшую роль в управлении самолетом, расположены близко к законцовкам крыла.
Когда обычный самолет сваливается на крыло (потеря вертикальной тяги может привести к падению), в первую очередь обычно перестают работать элероны, потому что срыв потока начинается с концевой части крыла из-за того, как воздух его обтекает.
Это означает потерю управления в и без того опасной ситуации.
Однако крыло обратной стреловидности вызывает поток воздуха в противоположном направлении, то есть, воздушный поток смещается к его корневой части. По этой причине срыв потока начинается ближе к фюзеляжу, и элероны работают дольше, давая летчику возможность управлять машиной.
«После сваливания и потери скорости при срыве потока некоторые военные самолеты могут продолжать полет вопреки логике аэродинамики благодаря огромной силе тяги двигателей.
Но вопрос в том, можно ли в такой ситуации управлять самолетом. Пока не появился Х-29, это было невозможно.
Это был единственный самолет с обратной стреловидностью крыла, и он сохранял управляемость после сваливания», — рассказал Гельцер.
«В то время такая маневренность считалась исключительно важной для обеспечения истребителю превосходства в воздухе. Если самолет противника свалится на крыло раньше моего, я смогу подстрелить его в мгновение ока», — сказал Гельцер.
И вот появились технологии «стелс»
Необычная компоновка крыла создала для конструкторов Х-29 другую проблему: вес. Повернутое вперед крыло подвергается воздействию мощной скручивающей силы и может сломаться, из-за чего его нужно усиливать.
Но если бы крылья Х-29 делали из металла, вес у них был бы слишком большой.
Поэтому при изготовлении крыла для Х-29 использовали новые композиционные материалы, которые сегодня применяются повсюду, как в гражданском, так и в военном самолетостроении.
У самолета также была футуристическая электродистанционная система компьютерного управления полетом. В ней вместо традиционного ручного управления в полете применялся электронный интерфейс. Это еще одно новшество того времени, которое сегодня широко применяется в авиации.
Строительством Х-29 занималась компания «Грумман». Этот оборонный подрядчик участвовал в создании успешного самолета F-14 и исторического лунного модуля «Аполлона». Компания получила контракт на 87 миллионов долларов (около 245 миллионов долларов в сегодняшних деньгах) благодаря мерам по оптимизации затрат.
В частности, она использовала детали с уже созданных самолетов, таких как F-5A и F-16 «Фалькон». Заказ и задание компания получила от Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны и лаборатории летной динамики ВВС, расположенной на авиабазе Райт-Паттерсон в Огайо.
Испытательными полетами занималась НАСА.
The National Interest04.03.2018The National Interest17.04.2017
В период с 1984 по 1992 годы Х-29 совершили 422 испытательных полета. Но в итоге его самые радикальные особенности оказались на свалке истории.
«Преимущества не перевесили недостатки. Но в то время также появились технологии «стелс», которые стали широко использоваться в истребителях», — сказал Гельцер.
Такая технология обеспечивает самолету малозаметность и делает его практически невидимым для радаров. Она дает такие серьезные преимущества, что многие современные истребители даже не готовят к ведению традиционного воздушного боя, который стал редкостью.
Крыло обратной стреловидности устарело еще и из-за того, что появился отклоняемый вектор тяги, как называют возможность физически изменять направления двигателя и тяги, что обеспечивает маневренность самолету даже в случае сваливания. «Почти все то, что мог делать Х-29, в F-22 обеспечивается за счет современной аэродинамики и отклонения вектора тяги», — объяснил Гельцер.
Тем не менее, об этом самолете остались самые добрые воспоминания. «Участники той программы оценивают ее очень высоко. Люди были просто очарованы этим странным самолетом. Очень важную роль в этой программе сыграла НАСА. Она предоставила летчиков, инженеров, возможности для обслуживания самолета и место для его хранения. Она была неотъемлемой участницей с самого начала».
Русский клон?
Но Х-29 был не последним в своем роде самолетом. 25 сентября 1997 года, спустя пять лет после завершающего полета Х-29, российские ВВС выпустили в небо свою собственную версию истребителя с обратной стреловидностью крыла — самолет компании «Сухой» Су-47. Его назвали «Беркут», и это был итоговый результат проекта, начатого в 1983 году, но отложенного из-за распада СССР.
Схожесть конструкции и время появления этого самолета позволяют предположить, что на его создание конструкторов вдохновил Х-29. «Не сделать такой вывод трудно. Они наверняка увидели его и решили: «Надо и нам выяснить, работает ли эта штука»», — сказал Гельцер.
Но Су-47 был почти в два раза больше Х-29, и создавали его в большей степени как полноправный истребитель, а не как опытный образец. Несмотря на это, до серийного производства дело не дошло, и был построен всего один Су-47.
В 2015 году одна российская фирма приступила к испытаниям маленького истребителя с обратной стреловидностью крыла СР-10, намереваясь предложить его российским ВВС. Это говорит о том, что такая конструкция все же может оказаться жизнеспособной.
Но увидим ли мы еще один самолет с обратной стреловидностью крыла, сделанный НАСА или ВВС США? Не стоит возлагать на это большие надежды, говорит Гельцер.
«Маленькие фирмы могут этим заняться, а вот крупные военные подрядчики и конструкторы вряд ли. Думаю, должно произойти нечто экстраординарное, чтобы они вернулись к такой концепции».
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Источник: https://inosmi.ru/social/20191004/245951541.html
Загрузка...
