Самолет с изменяемой геометрией крыла

Самолеты с крылом изменяемой геометрии плохо летали и плохо воевали, но строились в огромных количествах по обе стороны океана.

Самолет с изменяемой геометрией крыла

В 1980-х годах на базе F-111 при участии NASA была создана летающая лаборатория программы AFTI (Advanced Fighter Technology Integration) по исследованию адаптивного крыла, профиль которого способен изменять свою форму в зависимости от режима полета

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Первый отечественный самолет с изменяемой геометрией крыла — Су-17. Для упрощения конструкции поворачивалось не все крыло, а лишь его концевая часть. Это позволило быстрее наладить серийное производство

Самолет с изменяемой геометрией крыла Самолет с изменяемой геометрией крыла

Несмотря на свою не слишком хорошую полетную репутацию, Су-24 выглядел для Европы весьма пугающе: в середине 1970-х годов основным предназначением этого фронтового бомбардировщика была доставка тактического ядерного заряда

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Носовая часть, передние кромки крыла и днище были окрашены краской с высокой отражающей способностью, а в кабине были установлены шторки, защищающие экипаж от светового излучения при ядерном взрыве

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Военные стратеги начала 1960-х считали, что после начала полномасштабных боевых действий крупные аэродромы с бетонированными взлетно-посадочными полосами станут недоступны. Поэтому для МиГ-23 была выбрана схема, делавшая возможным взлет с укороченных полос — крыло с изменяемой геометрией

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Палубный многоцелевой истребитель F-14 Tomcat — один из самых удачных и красивых самолетов с изменяемой геометрией крыла

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Противоречивые требования к стратегическому бомбардировщику Ту-160 (большая дальность полета, преодоление ПВО противника на большой высоте на сверхзвуке, дозвуковая крейсерская скорость, взлет с укороченных ВПП) можно удовлетворить только при использовании крыла изменяемой геометрии

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Стратегический бомбардировщик B-1B Lancer, разработанный в начале 1980-х, до сих пор остается грозной ударной силой ВВС США

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Panavia Tornado — первый европейский истребитель с изменяемой геометрией крыла. Кроме того, это еще и первый в мире серийный самолет с аналоговой электродистанционной системой управления (ЭДСУ). Он был создан в 1970-х годах при участии авиастроительных компаний из Великобритании, Германии и Италии

Во вьетнамскую войну 1964 года США вступили с одним из лучших истребителей второй половины XX века — F-4 Phantom II, требования к которому со стороны военных стремительно менялись.

Этот самолет занимается сопровождением штурмовиков, а давайте мы к нему прицепим пару тонн бомб, он слетает за тысячу километров, отбомбится, потом поищет вражеские истребители, собьет один-другой на обратном пути и вернется. Что, топлива не хватит? Дополнительные баки подвесим. Что, с ними трудно вести маневренный бой? А мы их сбрасывать будем.

Видите, какой хороший самолет? Только вот ему со всеми этими нагрузками практически невозможно оторваться от взлетной полосы. И тем более — взлететь с палубы авианосца, для которой «Фантом», собственно, и разрабатывался.

Истребители-тяжеловесы

В начале 1960-х с появлением F-4 Phantom II начался переход от узкоспециализированных самолетов-истребителей к истребителям-универсалам. «Фантомы» сбивали истребители противника, наносили бомбовые удары, эскортировании штурмовики, занимались разведкой и обеспечивали противовоздушную оборону авианосцев.

Однако одновременно с функциональностью начала расти взлетная масса и, соответственно, длина разбега. Например, взлетная масса МиГ-17 составляла всего 6 т при длине разбега в 600 м. Сравните с F-4 с их массой в 20−26 т и необходимыми 1700 метрами взлетной полосы.

Новые самолеты все хуже вписывались в существующую аэродромную инфраструктуру.

Военным требовалась машина, удовлетворяющая почти взаимоисключающим требованиям: с большой боевой нагрузкой, хорошей управляемостью на малых и сверхзвуковых скоростях, большой дальностью полета и небольшой длиной разбега.

Послевоенная аэродинамика не могла предложить подходящий компромисс: для малых скоростей требовалось крыло большого удлинения и малой стреловидности, при полете на сверхзвуке идеально вели себя небольшие стреловидные крылья. Единственным решением был переход к крылу с изменяемой в полете геометрией.

В конце 1950-х это казалось прекрасной идеей, и, что самое главное, появились инженерные наработки и новые материалы, которые позволили реализовать этот принцип в серийных самолетах.

Первым серийным самолетом с изменяемой геометрией крыла стал американский F-111 разработки General Dynamics. Он был призван заменить «Фантомы», которые, по мнению военных, возили мало бомб и недостаточно быстро летали. Вообще-то, F-111 был прекрасной иллюстрацией того, как не надо конструировать самолеты.

Тактико-технические требования стремительно менялись: сначала это должен был быть всепогодный истребитель с максимальной скоростью, более чем вдвое превышающей скорость звука, с возможностью укороченного и вертикального взлета и посадки; затем — истребитель-бомбардировщик без вертикального взлета, с меньшей скоростью, но с автоматической системой следования рельефу местности, что необходимо для скоростного маловысотного полета. Невзирая ни на что, первый серийный F-111A все-таки поднялся в небо в феврале 1967 года, а через год партия таких самолетов уже отправились во Вьетнам. Масса аппарата приближалась к 40 т, и его никак нельзя было назвать истребителем — разве что с целью до смерти рассмешить врага. В итоге со стапелей сходили истребители-бомбардировщики. Летали они очень плохо и легко сбивались — из шести машин в течение двух неполных месяцев 1968 года американцы потеряли половину, а оставшиеся были вынуждены вернуться на родину.

Второй раз F-111A появились в небе Вьетнама в самые последние дни войны — с сентября 1972-го по февраль 1973 года. За эти четыре месяца американцы потеряли шесть (по другим оценкам семь) из 52 сверхсекретных самолетов.

В основном F-111A использовались как тактические бомбардировщики. На малой высоте (60−80 м!) на дозвуковой скорости в автоматическом режиме следования рельефу местности самолет с первого захода выходил на цель и клал в нее более десятка бомб или авиационных кассет.

По сути, это был прототип крылатой ракеты — координаты цели вводились в бортовой компьютер на земле и пилотам оставалось только контролировать приборы.

F-111A даже сейчас, через сорок лет после снятия с вооружения, по мнению некоторых специалистов, не имеет в мире равных по способности полета на малых высотах для ударов в глубине обороны противника.

Но все остальное он делал отвратительно. Именно поэтому ВМФ полностью отказался от заказа палубной модификации F-111B, а ВВС США вместо запланированных 1350 F-111A закупили только 562 самолета. Перетяжеленный и сверхдорогой F-111A так и не смог стать заменой «Фантому», на который и легла основная часть истребительно-бомбардировочной деятельности в Юго-Восточной Азии.

Советский F-111

Ну а что же в СССР? За редким исключением, советская военная мысль в первые годы после войны — это американская с запозданием на несколько лет. В конце 1950-х в СССР появился свой «Фантом» — истребитель Су-7, который быстро мигрировал в область истребителей-бомбардировщиков. Для истребителя он был тяжеловат (взлетный вес более 12 т), а для бомбардировщика брал мало бомб — всего 2 т.

Попытка навесить на него в два раза большую нагрузку привели к почти полной утрате летных свойств. Выход был один — крыло с изменяемой геометрией. В 1967 году опытный Су-7ИГ впервые поднялся в воздух, а в 1970-м начал поступать в войска под обозначением Су-17. Но и в таком варианте самолет был никудышным истребителем.

Поэтому вскоре его существенно упростили и отказались от регулируемого воздухозаборника. В результате проведенной модернизации максимальная скорость снизилась с 2300 км/ч у Су-17М3 до 1850 км/ч у Су-17М4. Бомбовая нагрузка превысила 4 т, а взлетная масса вплотную подобралась к 20 т.

Истребитель как-то незаметно превратился в бомбардировщик, причем не лучший — бомбардировочные модификации тех же «Фантомов» при аналогичной взлетной массе брали более 7 т бомбовой нагрузки.

Но к этому времени у советских военных были не только фотографии вьетнамских F-111A, но и почти весь самолет — правда, по частям. Его способность лететь «под радаром» на очень малой высоте, используя поверхность земли как маскировку, произвела на них очень сильное впечатление, и ОКБ «Сухого» получило задание на разработку советского аналога.

Конечно, это не было полным копированием, как в случае с Ту-4 (точной копией американского Boeing B 29 Superfortess), на котором даже болты были с дюймовой резьбой. Мало того, из названия исчезло слово «истребитель». Но идеология осталась той же, что и у F-111, вплоть до того, что первый проект предусматривал вертикальный взлет и посадку.

Чем ближе дело шло к серийному образцу, тем больше в будущем Су-24 проступали черты F-111. После отказа от вертикального взлета пришла пора отказываться от маловысотных полетов на сверхзвуке.

Отказ от регулируемых воздухозаборников снизил максимальную скорость с 2,18 М до 1,35 М, что, впрочем, никак не сказалось на полетах на малых высотах, где большие скорости невозможны.

Самолет создавался в страшной спешке, с огромным количеством недоделок и недоработок. Доходило вплоть до анекдотичных ситуаций. Как вспоминал авиаконструктор О. Самойлович, «обводы носового конуса были нами скопированы с самолета F-111.

В ходе летных испытаний обнаружилось, что излучение радиолокатора миллиметрового диапазона ‘Орион' проходит через сильно заостренный радиопрозрачный конус с большими потерями. Для переделки обводов головной части самолета времени не оставалось. Поэтому мы просто затупили конус.

Получилось некрасиво, но выхода не было».

Однако не все было так смешно.

Су-24 стал для КБ «Сухого» cамым «кровавым» самолетом — при его испытаниях разбилось десять самолетов и погибло 13 летчиков-испытателей: в полетах обрывались тяги поворотного пилона, разрушались механизмы поворота консоли крыла, отказывали системы продольного управления.

И все-таки в 1974 году самолет стал поступать на вооружение.

Его первое боевое применение вообще было позорным: в ноябре 1975 года он участвовал в подавлении восстания на большом противолодочном корабле «Сторожевой», экипаж которого планировал, подобно легендарной «Авроре», стать на рейд у Дворцовой набережной. Су-24 обстрелял «Сторожевой» из бортовой пушки, ранив часть экипажа и заставив корабль застопорить ход. Миссия была названа «блестящей». Дальнейшая биография не принесла Су-24, как и его прототипу F-111, особых лавров.

«Доступный» самолет

Однако самым массовым самолетом с крылом изменяемой геометрии стал фронтовой истребитель МиГ-23 и его бомбардировочная модификация МиГ-27, построенные фантастическим для современной авиации тиражом — более 5000 самолетов. Принятый на вооружение в мае 1969 года МиГ-23 предназначался для замены легендарного МиГ-21.

Изменяемая геометрия в этом случае понадобилась, чтобы обеспечить эксплуатацию самолетов с прифронтовых аэродромов.

По признанию конструкторов ОКБ Микояна, МиГ-23 стал самым неудачным из микояновских самолетов: с небольшим радиусом действия, плохой маневренностью и обзором, малой полезной нагрузкой, неудачной компоновкой и слабой бортовой РЛС.

Чуть ли не единственным положительным качеством была высокая скорость: переложив крылья на максимальный угол, МиГ-23 мог быстро выходить из боя. Появившись на стыке поколений самолетов, в боевых условиях МиГ-23 оказывался, как правило, противником американского F-15, проигрывая ему по всем показателям.

Сторожевая собака авианосцев

Чуть ли не единственным самолетом, применение к которому крыльев с изменяемой геометрией стало оправданным, считается американский F-14 Tomcat — очень специфический самолет с задачей прикрытия дальних рубежей авианесущих группировок.

Ему требовалось быстро долететь на расстояние в 1000 км от авианосца и барражировать там в течение 30−40 минут, перехватывая дальние бомбардировщики противника довольно специфическими тяжелыми ракетами «Феникс», стреляющими на рекордные дальности — более 120 км.

Принятый на вооружение в 1972 году F-14 идеально подходил для этой задачи — большой самолет с мощной РЛС и ракетами, раскрыв крылья, взлетает с авианосца, складывает крылья и быстро-быстро улетает на тысячу километров, где, снова раскрыв крылья, зависает на полчаса.

Обнаружив цели, он быстро выстреливает «умные» ракеты, складывает крылья и так же быстро, как прилетел, улетает. Снятый недавно с вооружения ВМС США, F-14 так и не получил адекватной замены.

Трансполярные экспрессы

Еще одно специфическое приложение крыльев с изменяемой геометрией — американский бомбардировщик B-1B, принятый на вооружение в 1984 году.

Один из самых дорогостоящих американских стратегических бомбардировщиков был разработан с единственной задачей — для атаки СССР со стороны Северного полюса, где у нашей страны слабая противовоздушная защита из-за сложных погодных условий Крайнего Севера.

B-1B должен был мгновенно выдвигаться на пусковые позиции в районе полюса, для чего ему требовалась сверхзвуковая скорость, кроме того, он должен был нести там длительное боевое дежурство в экономичном низкоскоростном режиме с раскрытыми крыльями.

Читайте также:  Боинг 737-500: схема салона, лучшие места, фото

В нужный момент он почти мгновенно «высыпал» из специальных револьверных барабанов 12 стратегических крылатых ракет, которые медленно, но неотвратимо начинали свой путь к целям на территории СССР. С появлением на Крайнем Севере специализированных перехватчиков МиГ-31 смысла в B-1B стало довольно мало. Тем не менее США построили их более девяти десятков.

Безусловно, существует и советский аналог B-1B — бомбардировщик с крылом изменяемой геометрии Ту-160, не менее бессмысленный, чем американский бомбардировщик. Слава богу, мы их выпустили не так много, как американцы. А с ролью основных стратегических доставщиков современных авиационных боеприпасов к цели прекрасно справляются трудяги B-52 и Ту-95, ветераны «холодной войны».

Лузеры

К середине 1970-х годов среди проектировщиков по обе стороны океана произошел прорыв в области аэродинамики малых скоростей, который сделал возможным создание самолетов с крыльями фиксированной геометрии, показывающих превосходные летные качества в разных скоростных режимах.

Первым самолетом с такой аэродинамикой стал американский F-15, за ним последовали легендарные Су-27, МиГ-29, F-16, F-18 и другие. Они превосходили самолеты с изменяемой геометрией крыла по всем параметрам: нагрузке, маневренности, эффективности и простоте планера.

Авиастроительные компании гордятся своими самолетами, которые производили как до эпохи переменной геометрии (например, F-4, МиГ-19, МиГ-21), так и после, стараясь не вспоминать про неудачников со складывающимися крыльями.

Однако, несмотря на свои летные неудачи, с механической точки зрения самолеты с крыльями изменяемой геометрии были вершиной авиационной конструкторской мысли.

Каждый из них являет собой законченный инженерный шедевр, и если бы люди коллекционировали самолеты, как часы, то именно эти самолеты претендовали бы на роль сверхсложных швейцарских хронометров. А роль турбийона у них играл бы поворотный шарнир крыла. Но об этом мы постараемся написать в следующих номерах.

Источник: https://www.PopMech.ru/weapon/6534-samolety-transformery-besperspektivnaya-perspektiva/

МиГ-23: история с геометрией (часть 1)

Чьим наследником стал самый массовый в истории мировой авиации самолет с крылом изменяемой стреловидностиСамолет с изменяемой геометрией крылаСнимок советского МиГ-23, сделанный с борта американского истребителя в 1989 году. Фото с сайта https://ru.m.wikipedia.org
В истории советской боевой авиации, как и в истории всей мировой авиации в целом, был недолгий, но весьма плодотворный период увлечения самолетами, оборудованными крылом с изменяемой геометрией. Причем именно отечественные боевые самолеты стали самыми массовыми машинами такого типа в мире. Среди них есть и фронтовые истребители МиГ-23, и ударные истребители (они же, по советской терминологии, истребители-бомбардировщики) МиГ-27 и Су-17, и тактический бомбардировщик Су-24, и сверхзвуковой дальний бомбардировщик-ракетоносец Ту-22М, и сверхзвуковой стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-160. По оценкам военных экспертов, ни одна другая страна в мире не создала и не приняла на вооружение такого количества самолетов с изменяемой геометрией крыла — и не получила такого богатого опыта их эксплуатации и боевого применения.По традиции, первым отечественным самолетом с изменяемой геометрией крыла считается истребитель-бомбардировщик Су-17. Формально так оно и есть: он совершил свой первый полет 2 августа 1966 года. Но первым в эксплуатацию был принят все-таки не он, а взлетевший почти на год позже — 10 июня 1967 года — опытный фронтовой истребитель «23-11», разработанный в ОКБ МиГ. И он же, получивший серийный индекс МиГ-23, стал самым массовым самолетом с изменяемой стреловидностью крыла в истории отечественных ВВС: только истребительных модификаций и только для СССР было выпущено порядка 3500, а общий объем выпуска всех модификаций этой машины превысил отметку в 5000 самолетов.При этом можно считать, что в первый полет самолет с индексом «23», но в варианте «23-01», отправился 3 апреля 1967 года. Правда, это была машина, на которой отрабатывалось не крыло изменяемой геометрии, а специальные подъемные двигатели. Но в любом случае этот самолет имел «двадцать третий» индекс и решал ту же самую задачу: обеспечить короткий взлет и посадку с не слишком приспособленных аэродромов…

Русское раздвижное крыло

Чтобы понять, почему в начале 1960-х и советские, и американские авиаконструкторы взялись за разработку самолетов с изменяемой геометрией крыла, нужно понять, что дает такая конструкция.

Изменение площади и стреловидности крыльев самолета обеспечивает большую или меньшую высотность полета, маневренность и скорость — в зависимости от того, какой параметр и как меняется.Самолет с изменяемой геометрией крылаСамолет Mak.10 с раздвижным в длину крылом постройки русского инженера Ивана Махонина. Фото с сайта http://aviadejavu.ruДелаем длинное крыло с малой стреловидностью — получаем самолет, способный летать высоко и долго, но не слишком быстро. Именно такое крыло имел, скажем, печально знаменитый американский самолет-разведчик U-2, и таким же крылом оснащаются экспериментальные самолеты рекордной дальности вроде «Вояджера», совершившего беспосадочный полет вокруг Земли. Ставим короткое крыло большой стреловидности — и получаем истребитель типа МиГ-21 или «Миража», способный летать с очень высокой скоростью, но не на самой большой высоте. А относительно короткое крыло относительно небольшой стреловидности — порядка 45 градусов по передней кромке — позволяет самолету быть высокоманевренным.Понятно, что идея обеспечить самолет трансформируемым крылом родилась едва ли не вместе с рождением самой авиации. Правда, поначалу речь и стреловидности не шло — не те были скорости, чтобы задумываться об этом. Но вот над длиной крыла задумывались всерьез. И хотя поначалу до реализации этой идеи дело не доходило, по мере развития механизации крыльев возможность иметь на одном самолета два разных по своим характеристикам крыла становилась все более реальной.Первым из тех, кому удалось на практике воплотить этот замысел, стал наш соотечественник Иван Махонин. Уроженец Петербурга и выпускник Петербургского политехнического института, он в 1910 году открыл в городе собственное конструкторское бюро, занимавшееся разработкой авиационного вооружения. Изобретения Махонина были востребованы и после Октябрьской революции, хотя и в совершенно иной сфере — железнодорожного транспорта. А вот с воздухоплаванием дело шло туго: Советской России не хватало ни времени, ни технических возможностей заниматься авиацией всерьез. И в 1921 году талантливый изобретатель навсегда уезжает во Францию, хотя и не порывает отношений с родиной, куда регулярно присылает свои технические статьи. Но изобретательской деятельностью он с тех пор занимается на французской земле. И в воздухе: 11 августа 1931 года впервые отправился в полет сконструированный им самолет Mak.10, имевший крыло изменяемой длины.Самолет с изменяемой геометрией крылаСамолет Mak.10 ранней модификации, с кабиной для двух человек. Фото с сайта http://www.airwar.ruМеханизм, с помощью которого длинное, обеспечивающее максимальную подъемную силу крыло после взлета превращалось в короткое, удобное для быстрого полета, был простым — телескопическим. Чтобы разместить в фюзеляже всю механику управления крылом необычной конструкции, пришлось сместить кабину для двух пилотов как можно дальше к хвосту самолета, что придавало ему характерный, необычный для своего времени силуэт.После первых полетов расчеты конструктора Ивана Махонина полностью подтвердились: самолет легко и быстро взлетал, после чего убирал «лишнюю» часть крыльев и переходил в скоростной режим полета. Но несовершенство техники того периода, трудности серийной постройки такого рода аэропланов, а самое главное — отсутствие серьезной потребности в таких машинах привели к тому, что самолет так и остался лишь экспериментом. Хотя и претерпел ряд модернизаций, в ходе которых его летно-технические характеристики постоянно улучшались, механизмы управления крылом совершенствовались, а расчеты создателя получали все новые и новые подтверждения. После Mak.10 на свет в 1935 году появился Mak.101, а уже после войны, в 1947 году взлетел и самолет Mak.123 — но все это были экспериментальные машины…

От Mak.101 до F-111

Самолет с изменяемой геометрией крылаКомпоновочная схема германского реактивного истребителя с крылом изменяемой геометрии «Мессершмитт» Р1101. Фото с сайта http://www.airwar.ruПосле Ивана Махонина самолетами с изменяемой геометрией крыла занимались и немецкие авиаконструкторы, которые, кстати, после оккупации Франции проявили нескрываемый интерес к Mak.101 и всесторонне изучили его. Но немцы пошли дальше: они решили менять не длину крыла, а его стреловидность. Первым в мире достроенным и поднявшимся в воздух самолетом с крылом изменяемой стреловидности, да еще и реактивным, стал «Мессершмитт» Р1101. Его не успели закончить до конца войны, и потому взлетел он только в 1948 году, уже за океаном и под американским индексом Х-5. Его крыло могло менять стреловидность, но только на земле: на аэродроме его планировалось заранее выставлять в одно из трех фиксированных положений — 35, 45 или 49 градусов.

А потом реактивная авиация стала развиваться бурными темпами, и об изменяемой стреловидности на время забыли — хватало обычной. Но когда длина пробега истребителей стала слишком уж большой, а развитие ядерного оружия сделало реальным его тактическое применение, о крыльях с изменяемой геометрией опять вспомнили.

Самолет с изменяемой геометрией крылаСамолет Bell X-5 — восстановленный P1101, которому присвоили американское имя и индекс. Фото с сайта http://www.globalsecurity.orgДело было в том, что, согласно военным доктринам конца 1950-х, рассчитывать на сохранность аэродромов с длинными взлетно-посадочными полосами не приходилось. Считалось, что они, наряду с наземными и шахтными пусковыми установками межконтинентальных баллистических ракет станут одними из главных целей для ядерных боеголовок и бомб вероятного противника. К тому же война в Корее ярко доказала, что рассчитывать на «дистанционную войну» одними только ракетами и дальними бомбардировщиками не приходится (что, кстати, чуть позже со всей очевидностью доказал и Вьетнам). Так на повестке дня вновь появились самолеты, способные взлетать и садиться с очень коротких — ну, по сравнению с обычными военными аэродромами того времени — взлетно-посадочных полос. А еще лучше, если они будут способны делать это с грунтовых аэродромов, и тоже с коротким пробегом при взлете и посадке. При этом такие машины должны были сохранить способность летать вдвое быстрее скорости звука, и при этом получить возможность маневренного воздушного боя, поскольку местом их «службы» должна была стать линия непосредственного соприкосновения с войсками противника.Тогда авиаконструкторам пришлось поставить перед собой почти невыполнимую, на первый взгляд, задачу. Нужен был самолет, взлетающий так, как будто у него длинное крыло малой стреловидности, маневрирующий так, как будто у него крыло средней стреловидности, и уходящий от атаки на такой высокой скорости, как будто у него крыло большой стреловидности. То есть требовался самолет «три в одном», которых до сих пор никто не делал.Ну, что значит — никто! Махонин делал — хотя и не такой. Немцы делали — хотя и неудачно. Американцы экспериментировали… Вот они-то и создали первый в мире серийный боевой самолет с крылом изменяемой геометрии. Им стал двухместный тактический (в советской терминологии — фронтовой) бомбардировщик F-111, совершивший первый полет 21 декабря 1964 года. Очень быстро этот бомбардировщик, получивший у летчиков прозвище «Трубкозуб» за внешнюю схожесть с этим уникальным зверем, оказался во Вьетнаме. И там наглядно доказал советским военным специалистам, что идеи конструкторских бюро Сухого и Микояна о самолетах подобной конструкции не только имеют право на существование, но и нуждаются в срочной доводке и постановке на вооружение.Самолет с изменяемой геометрией крылаАмериканский тактический бомбардировщик F-111, считающийся одним из самых удачных самолетов с крылом изменяемой стреловидности. Фото с сайта http://fas.orgВпрочем, в Советском Союзе к тому времени в этом уже мало кто сомневался. Разведка начала сообщать о работах по созданию F-111 едва ли не сразу, как только появились рабочие чертежи этой машины. А когда «Трубкозубы» уже начали боевые вылеты во Вьетнаме, стала появляться и информация о следующем самолете такой же схемы — будущем истребителе-перехватчике F-14. Впрочем, к этому времени в Москве уже работали и над проектом Су-17, и над проектом МиГ-23.

Читайте также:  Как называется окно в самолете

Подъемные двигатели против крыла изменяемой геометрии

Специалисты ОКБ Артема Микояна начали заниматься проблемой крыла изменяемой стреловидности в самом начале 1960-х — тогда же, когда и разработчики F-111, хотя и с опозданием на пару лет.

Многочисленные расчеты и продувки моделей в в аэродинамических трубах ЦАГИ при различных режимах, имитировавших условия взлета, посадки и полетов на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, подтвердили: да, летательный аппарат с подобным крылом будет обладать заметными преимуществами, хотя и не перед всеми. Тем не менее, выигрыш обещал быть солидным, и темой стали заниматься всерьез.

Прежде всего, создателям первого в истории ОКБ самолета с изменяемой геометрией крыла требовалось решить три проблемы. Первая касалась того, где именно должна находиться ось поворота консолей крыльев — от этого зависела продольная устойчивость крыла, его хорда (то есть, если говорить совсем упрощенно, наибольшая ширина) и размаха.

Во-вторых, нужно было понять, какой формы должна быть неподвижная часть и каким будет ее сопряжение с фюзеляжем самолета, ведь она должна была одновременно выдерживать большие перегрузки на сверхзвуковой скорости и хорошо работать на дозвуковых.

А в-третьих, нужно было спроектировать и реализовать в металле систему управления всей этой машинерией, которая позволяла бы не только менять в полете угол стреловидности крыла, но и управлять всеми подвижными его частями, отвечающими за выполнение самолетом различных эволюций в воздухе.Самолет с изменяемой геометрией крылаЭкспериментальный самолет с подъемными двигателями МиГ-23-01. Фото с сайта http://www.airwar.ruПоскольку решение всех этих сложностей и множества других, им сопутствующих, явно требовало существенного времени, а военные уже не просили, а требовали новых самолетов, умеющих взлетать и садиться с коротких полос и при этом носиться со сверхзвуковой скоростью, работу решено было вести одновременно в двух направлениях. Хронологически первым стало более простое, не требовавшее серьезных изменений в конструкции крыла создание самолета с подъемными двигателями, а вторым — самолет с крылом изменяемой геометрии.Поскольку поставить на уже летающий самолет дополнительные подъемные двигатели было проще, конструкторы, работавшие по первому направлению, быстрее довели дело до воплощения и испытательных полетов. Эскизный проект машины, получившей индекс 23-01, или МиГ-23 ПД (то есть с подъемным двигателем), или, как его официально называли в документах КБ Микояна, МиГ-23УПВ (с укороченным взлетом и посадкой), разработали в 1964 году, а в следующем начали строительство. На самолет поставили сразу три турбореактивных двигателя: один отвечал за основной участок высотного полета, взлет и посадку, а два других использовались исключительно при взлете и посадке, обеспечивая машине дополнительную тягу. Вооружение состояло из одной двухствольной пушки ГШ-23 под фюзеляжем и двух ракет К-23 под крылом.Конструкция получилась мудреной и тяжелой. Основной двигатель располагался, как у всех истребителей второго поколения, позади кабины пилота, горизонтально, и к нему вели два воздуховода, устроенные по бокам фюзеляжа и внешне напоминавшие такие же элементы конструкции французского истребителя «Мираж III». Два дополнительных двигателя, имевших суммарную тягу равную тяге главного, располагались в середине фюзеляжа вертикально, с небольшим углом наклона. Приток воздуха к них шел через расположенную в верхней части фюзеляжа поворотную крышку-люк с жалюзи.В первый полет машина «23-01» отправилась 3 апреля 1967 года, а поднял ее летчик-испытатель КБ Петр Остапенко (вторым пилотом, облетывавшим МиГ-23 ПД, стал ведущий испытатель КБ Александр Федотов). Он успел достаточно хорошо изучить самолет, чтобы представить его на авиационном параде в Домодедово 9 июля 1967 года, посвященному 50-летию Октябрьской революции. Но это был последний полет «23-01»: от доводки этого проекта отказались в пользу машины с крылом изменяемой геометрии.Самолет с изменяемой геометрией крылаМиГ-23-11, первый опытный экземпляр фронтового истребителя с крылом изменяемой геометрии, на летной площадке ОКБ МиГ в Жуковском, 1967 год. Фото с сайта http://www.airwar.ruСудя по всему, Артем Микоян и его племянник Вано, который был ведущим конструктором «двадцать третьего», оценили, насколько переусложненным и неэкономичным получается самолет. С одной стороны, пробег при взлете и посадке получался действительно очень коротким — всего 300-350 метров, то есть вдвое короче, чем у его одноклассников. Но при этом если бы при посадке или, что еще хуже, при взлете отказал бы один из подъемных двигателей, а то и оба, последствия были бы самими неприятными. С другой стороны, подъемные двигатели занимали большой компоновочный объем, который можно было бы использовать гораздо более рационально, например, для размещения топливных баков, что позволило бы увеличить дальность полета. И тогда работы по «23-01» закрыли, а все освободившиеся силы бросили на разработку и постройку самолета «23-11», получившего крыло изменяемой стреловидности. Именно он впоследствии и стал знаменитым на весь мир фронтовым истребителем МиГ-23.

Продолжение следует…

Заметили ошЫбку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Источник: https://topwar.ru/113012-mig-23-istoriya-s-geometriey-chast-1.html

Авиация России

Самолет с изменяемой геометрией крыла

2 августа 1966 года лётчик-испытатель Владимир Ильюшин — сын легендарного авиаконструктора — поднял в воздух первый советский боевой самолёт с крылом изменяемой стреловидности — истребитель-бомбардировщик Су-17.

Предшественник Су-17 — серийный истребитель-бомбардировщик Су-7 — хотя и показывал выдающиеся для своего времени результаты, но вызывал нарекания военных по посадочной скорости, электронике и вооружению.

Кроме того, в первой половине 1960-х годов в СССР были сформированы новые требования к многоцелевому фронтовому самолёту, который должен был иметь сверхзвуковую скорость в крейсерском полёте, способность прорыва ПВО на малых высотах, короткие взлёт и посадку, позволяющие базироваться на полевых аэродромах с ВПП порядка 1000-1200 метров и радиус боевого применения с 1 тонной вооружения не менее 800 км.

Чтобы снизить посадочную скорость Су-7 с 320 км/ч до приемлемых 270-290 км/ч необходимо было сделать крыло самолёта с меньшим углом стреловидности, это также давало возможность на околозвуковых скоростях увеличить дальность полёта. А прижатое к фюзеляжу крыло большой стреловидности позволяло самолёту развивать сверхзвуковую скорость крейсерского полёта.

От «двойного Маха» к изменяемой геометрии

Проектирование новой модификации Су-7 было начато в мае 1965 года. Самолёт получил обозначение Су-7ИГ, внутреннее обозначение в ОКБ — С-22И, он представлял собой серийный Су-7БМ с новым крылом и несколько изменённой конструкцией фюзеляжа.

Коструктивно-силовая схема крыла с изменяемой геометрией была предложена лично Сухим. Вид крыла в плане был сохранён без существенных изменений, размеры неподвижных частей крыла определялись положением основных стоек шасси, конструкция и кинематика которых также не менялась по сравнению с Су-7.

Поворотные части крыла занимали примерно полвину размаха.

В начале 60-х годов в ЦАГИ были проведены исследования крыла ИГ британского сверхзвукового бомбардировщика Vickers Swallow («Ласточка»).

Инженеры института пришли к выводу, что такая компоновка кроме технических трудностей создания КИГ, ведёт и к двух-трёхкратному ухудшению устойчивости и управляемости самолёта и, как следствие, — к большим потерям в подъёмной силе и в аэродинамическом качестве.

В ЦАГИ не только анализировали зарубежные разработки, но вели поиски оптимальной аэродинамической компоновки крыла изменяемой геометрии, которая бы позволила свести к минимуму присущие ему недостатки.

Сотрудники института обнаружили эффект, позволяющий сохранять положение аэродинамического фокуса крыла практически неизменным при изменении его стреловидности.

Он наблюдался у крыла с развитым наплывом в корневой части и расположением оси поворота консоли в определенном месте.

Согласно расчётам специалистов ЦАГИ, крыло изменяемой геометрии положительно влияло на манёвренные характеристики истребителя.

Малая стреловидность позволяла сократить взлётно-посадочные дистанции и уменьшить скорость на этих режимах, стреловидность 35–45° давала высокое аэродинамическое качество на околозвуковых режимах полёта, а при стреловидности более 60° (максимум 63° у Су-17) можно достигнуть больших сверхзвуковых скоростей при малом сопротивлении.

Уже в процессе проектирования нового крыла учёные ЦАГИ осуществили продувки в аэродинамических трубах и по их итогам рекомендовали, помимо использования закрылков, применить также механизацию передней кромки крыла.

Читайте также:  Как добраться из аэропорта барселоны до калельи

Самолет с изменяемой геометрией крыла

Разработка С-22И выполнялась под руководством главного конструктора Н.Г.Зырина.

Крыло конструктивно делилось на неподвижные пристыкованные к фюзеляжу и подвижные части с единым профилем, обеспечивающим безотрывное обтекание корневой части, что благоприятно влияло на работу хвостового оперения.

Размах крыла при максимальной стреловидности увеличивался на 0,705 м, а его площадь — на 0,45 м². В посадочной конфигурации при минимальной стреловидности площадь крыла увеличивалась на 4,5 м², а относительная толщина профиля — с 7 до 12%.

Прочнисты ЦАГИ также внесли важный вклад — проведенные статические и ресурсные испытания агрегатов показали, что на жёсткость крыла сильно влияет точность сборки и зазоры в конструкции поворотного узла — даже незначительные неточности могли уменьшить ресурс и стать причиной разрушения конструкции.

Истребитель-бомбардировщик Су-17 — тридцать лет на вооружении страны

Летом 1966 года, перед началом лётных испытаний, в ЦАГИ состоялись натурные продувки уже готового самолёта, предоставившие специалистам данные для уточнения лётно-технических и взлётно-посадочных характеристик, а также определения параметров устойчивости и управляемости. Вскоре после этого было дано разрешение на первый полёт, который, несмотря на сложные погодные условия, прошёл успешно.

Итогом завершения лётных испытаний С-22И явился выход в ноябре 1967-го постановления Правительства о разработке истребителя-бомбардировщика Су-17 с изменяемой геометрией крыла и запуске его в серийное производство на Дальневосточном машиностроительном заводе в Комсомольске-на-Амуре (сейчас филиал ПАО «Сухой» КнААЗ). Через полтора года из ворот сборочного цеха выкатили первый опытный С-32-1. 1 июля 1969-го лётчик-испытатель Е.К.Кукушев впервые поднял его в воздух с заводской ВПП.

На удлиненном на 0,8 м фюзеляже С-32-1 появился гаргрот от кабины до киля, подвижная часть фонаря открывалась поворотом назад вверх.

До 1972 года на Су-17 устанавливался двигатель АЛ-7Ф1-250, имевший тягу 6710 кгс, а на форсаже — 9600 кгс. Для сокращения длины разбега могли использоваться сбрасываемые пороховые ускорители СПРД-110, развивающие кратковременную тягу до 3000 кгс. Начиная с модификации Су-17М истребитель оснащался двигателем АЛ-21Ф3.

В середине 1970-х годов в ЦАГИ решили проблему штопора Су-17, продув модель истребителя в вертикальной аэродинамической трубе и обнаружив, что явление устраняется установкой аварийного приёмника воздушного давления. Эти результаты были подтверждены в лётном эксперименте, и все машины в частях были доработаны в соответствии с рекомендациями института.

Су-17 мог нести то 3000 кг ракетно-бомбовой нагрузки и вооружался двумя авиапушками НР-30 (по 80 патронов на пушку), ракетами «воздух-воздух» К-13, Р-60, Р-73, подвесными пушечными контейнерами, свободнопадающими и кассетными бомбами, неуправляемыми авиационными ракетами калибром от 57 до 330 мм, управляемыми ракетами «воздух-земля» Х-23, Х-25, Х-29, Х-58.

Лётно-технические данные основных модификаций самолёта Су-17Wiki

 
Су-17
Су-17М
Су-17М2
Су-17М3
Су-17М4
ЛТХ различных модификаций самолётов Су-17
Размах крыла, м
При стреловидности 30° 13,68 13,68 13,68 13,68 13,68
При стреловидности 63° 10,025 10,025 10,025 10,025 10,025
Площадь крыла, м²
При стреловидности 30° 38,49 38,49 38,49 38,49 38,49
При стреловидности 63° 34,45 34,45 34,45 34,45 34,45
Длина самолёта с ПВД, м 18,097 18,726 18,868 19,026 19,026
Длина фюзеляжа, м 15,315 15,347 15,547 15,572 15,572
Высота самолёта, м 4,962 4,857 4,857 5,129 5,129
Вес пустого самолёта, т 9,950 9,880 10,445 11,550 12,161
Вес взлётный максимальный, т 16,27 18,12 18,82 19,63 19,70
Вес нагрузки максимальный, т 2,50 4,00 4,00 4,00 4,07
Вес топлива максимальный без ПТБ, т 2,79 3,63 3,77 4,00 3,77
Скорость максимальная у земли, км/ч 1350 1350 1350 1350 1350
Скорость максимальная на высоте, число Маха 2,1 2,1 2,1 2,1 1,7
Скорость взлётная при максимальном взлётном весе, км/ч 350 390 390 380 360
Скорость посадочная при максимальном посадочном весе, км/ч 275 290 290 280 285
Скороподъёмность у земли максимальная, м/с 210 220 220 220 230
Потолок практический, км 16,35 15,20 15,40 14,00 15,20
Перегоночная дальность полёта с ПТБ, км 1930 2500 2500 2500 2550
Разбег при максимальном взлётном весе, км 1,25 1,50 1,50 1,60 1,50
Пробег с использованием тормозного парашюта, км 0,70 0,85 0,85 0,90 1,10

(2

Источник: https://aviation21.ru/su-17-pervyj-otechestvennyj-samolyot-s-izmenyaemoj-geometriej-kryla/

Изменяемая стреловидность. Зачем российские самолеты "поджимают" крылья

МОСКВА, 9 июл — РИА Новости, Андрей Коц. Ровно полвека назад, 9 июля 1967 года, на авиационном параде в подмосковном Домодедово широкой публике впервые представили новейшие советские боевые самолеты с крылом изменяемой стреловидности — Су-17 и МиГ-23.

Эти необычные машины стали основными  отечественными истребителями третьего поколения и во многом предопределили развитие авиастроения в СССР на ближайшие десятилетия. Оба самолета участвовали в десятках вооруженных конфликтов и по сей день остаются в боевом строю многих стран.

В частности, Су-17 и МиГ-23 успешно используют для нанесения ударов по террористам сирийские летчики.

Решить дилемму

Принцип изменяемой геометрии крыла, реализованный в обоих самолетах, позволил советским конструкторам решить давнюю дилемму. Прямое крыло дает истребителю больший коэффициент подъемной силы. Пилоту на машине с такой компоновкой гораздо проще взлететь с аэродрома, особенно если она максимально нагружена боеприпасами и топливом.

Кроме того, прямое крыло обеспечивает большую устойчивость самолета на дозвуковых скоростях, но практически непригодно для сверхзвука, в отличие от стреловидного, располагающегося под большим углом к фюзеляжу. Последнее идеально подходит для сверхскоростного пилотирования и более устойчиво к турбулентности атмосферы.

Сочетание достоинств обоих типов компоновок позволило избавить Су-17 и МиГ-23 от их недостатков.

Конструктивно крыло с изменяемой стреловидностью состоит из поворотных консолей, средней части крыла, центроплана и механизма поворота. На взлете и посадке пилот ставит крылья в положение минимальной стреловидности.

Во время полета самолет начинает постепенно «прижимать» их к фюзеляжу. С достижением сверхзвуковой скорости они принимают максимальный угол стреловидности.

Единственными недостатками такой конструкции являются ее большая масса и сложность, что затрудняет ремонт самолета на недостаточно хорошо оборудованных аэродромах.

Особенности компоновки и ряд инновационных технологий, реализованных в ней, определили сильные стороны первых советских многоцелевых истребителей с крылом изменяемой стреловидности.

Полностью снаряженному и заправленному МиГ-23 достаточно всего 450 метров взлетно-посадочной полосы, чтобы оторваться от земли при максимальной взлетной массе в 20 тонн. По этому показателю он превосходит, например, более современный самолет четвертого поколения, но той же «весовой категории», — МиГ-29.

Максимальная скорость истребителя с «прижатыми» крыльями на высоте составляет 2500 километров в час, что тоже сопоставимо с вполне современными машинами.

Похвала от противника

Высокие маневренные характеристики МиГ-23, достоинства его конструкции, современное вооружение и авионика позволили ему выйти победителем из более чем 30 воздушных боев в одной только ирано-иракской войне 1980-1988 годов. Советские машины пилотировали иракские пилоты.

Иранцы же, одержавшие лишь 9 побед, имели на вооружении американские истребители F-4, F-5 и F-14 (последние, кстати, тоже имеют изменяемую геометрию крыла).

МиГ-23 отлично проявили себя в ближних воздушных боях, но несколько уступали самолетам противника в дуэлях на больших дистанциях.

По достоинству оценили МиГ-23 и сами американцы. В 1980 году США удалось заполучить партию из десятка советских истребителей, входивших в состав ВВС Египта. Американские летчики и техники тщательно изучили МиГи, разобрали их буквально до винтика, собрали обратно и вплоть до 1988 года использовали их в учебных воздушных боях.

К основным достоинствам машины они отнесли отличные разгонные и скоростные характеристики самолета, хорошую эргономику кабины, однако техперсонал охарактеризовал технологичность обслуживания и ремонта истребителя как «чудовищную». Возможно, этим и вызвана высокая аварийность самолета.

За годы его службы в результате различных происшествий и аварий было потеряно более 100 машин.

Ветеран Афганистана

Истребители-бомбардировщики Су-17, а также их экспортные модификации Су-20 и Су-22 хоть и имели возможность ведения воздушного боя против западных самолетов, использовались для этих целей редко. Их основной задачей в большинстве вооруженных конфликтов было нанесение ракетно-бомбовых ударов по наземным целям.

Су-17 тяжелее МиГ-23 почти на 2,5 тонны и способен поднимать в воздух до 4 тонн средств авиационного поражения — авиабомб, управляемых ракет «воздух-поверхность», подвесных пушечных контейнеров и прочего. Его разбег при полном вооружении составляет от 1,25 до 1,5 километров, что для бомбардировщиков тех времен было хорошим показателем.

Как и максимальная скорость — 2100 километров в час.

Су-17 прошли свое боевое крещение в арабо-израильской войне 1973 года в составе ВВС Сирии. Самолеты совершили 98 вылетов на бомбардировки, большинство из которых закончились успешно. В воздушных боях был сбит один израильский истребитель, сирийцы потеряли восемь машин.

Второй раз сирийские Су-17 воевали во время вторжения Израиля в Ливан в июне 1982 года. Потери истребителей были очень высокими. Во время вылета 11 июня израильской авиацией и средствами ПВО было сбито 7 сирийских самолетов из 10.

Однако в результате этой атаки погиб высокопоставленный израильский генерал Йекутиэль Адам. Одной из причин больших потерь называли посредственную квалификацию сирийских летчиков. ВВС СССР активно использовали Су-17 в Афганистане.

Он был единственным советским боевым самолетом, прошедшим эту десятилетнюю войну от начала и до конца, хотя в последние годы и был вытеснен более узкоспециализированным штурмовиком Су-25.

В последний раз Су-22 (экспортная версия Су-17) попал в прицел мировых СМИ 18 июня 2017 года. Напомним, американский истребитель F/A-18 Super Hornet сбил самолет ВВС Сирии под городом Табка на северо-западе страны. Пилот успешно катапультировался и был эвакуирован. Многие военные эксперты утверждали, что шансов в воздушном бою против гораздо более современного истребителя у Су-17 при всех его достоинствах не было.

Новый подход

Помимо Су-17 и МиГ-23 крыло с изменяемой стреловидностью имеют советские и российские многоцелевые истребители МиГ-27, фронтовые бомбардировщики Су-24, дальние бомбардировщики Ту-22М и самые большие в мире реактивные самолеты — стратегические ракетоносцы Ту-160. Последние три машины уже почти два года успешно применяются для нанесения ударов по базам международных террористов в Сирии.

Технология крыла с изменяемой геометрией на сегодняшний день остается актуальной, пожалуй, только в бомбардировочной авиации, где эффективность самолета зависит в основном от того, сколько вооружения он сможет поднять в воздух. Более современные истребители, такие как Су-27, МиГ-29 и их модификации, выполнены уже по интегральной аэродинамической схеме, в которой крыло плавно сопрягается с фюзеляжем, образуя единый несущий корпус. По сути, авиаконструкторам удалось сохранить преимущества технологии изменяемой геометрии крыла без переусложнения и переутяжеления планера. Вдобавок новый подход позволил добиться сверхманевренности боевых самолетов, которая и сегодня является одним из основных требований к истребителям.

Источник: https://ria.ru/20170709/1498057559.html

Ссылка на основную публикацию