Полностью здесь: Истребители. Пятое поколение. Сверхманёвренность и "Топ Ган"

Фото http://bulkin-s.livejournal.com/

Прежде чем перейти к обзору российских истребителей пятого поколения, поговорим о сверхманёвренности. Почему «сверх», что это такое?

Современные словари дают довольно заумное определение:

«Сверхманёвренность: способность самолета сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки, обеспечивающая безопасность боевого маневрирования; способность самолета к изменению положения относительно потока, позволяющая наводить оружие на цель вне вектора текущей траектории».

Но не будем заморачиваться теорией, просто скажем, что визуально это выглядит так, будто самолёт способен крутиться вокруг собственной «пятой точки» (на самом деле – вокруг центра масс). Если петля Нестерова – это фигура довольно большого радиуса, то кувырок «на одном месте» уже петлёй не назовёшь.

Зачем же она нужна? Во-первых, в ближнем бою успеть прицелиться первым, а значит – победить. Или наоборот, суметь уйти от насевшего на тебя противника. Во-вторых, суметь увернуться от пущенной в тебя ракеты противника. В-третьих – обмануть вражеские локаторы. Если самолёт сбросит скорость почти до нуля, локатор его потеряет.

А что нужно для достижения сверхманёвренности?

Требований много. Нужно снизить устойчивость самолёта до нулевой или даже отрицательной. При этом управлять им вручную, когда органы управления связаны напрямую с рулями, становится невозможно. Управление берёт на себя автоматика, а лётчик, грубо говоря, только приказывает ей, что делать.

Нужно увеличить тягу двигателей настолько, чтоб она превышала вес самолёта. В таком случае говорят, что удельная тяга больше единицы.

Нужно, чтобы двигатели «хорошо себя чувствовали» на больших углах атаки. Реактивный двигатель – очень сложная и требовательная штука. Ему для работы нужен строго определённый поток воздуха, и он регулируется специальными устройствами. На МиГ-21, к примеру, это конус зелёного цвета в носовой части. Он может двигаться вперёд и назад, регулируя поток воздуха в двигатель. Разумеется, автоматически, лётчик этим не заморачивается.

Фото www.planers32.ru

Но если угол атаки превысит критический, то поток воздуха в двигатель нарушится, а это очень неприятный и опасный режим, вот за этим лётчику приходилось следить.

Вот что говорит английский лётчик:

«"Никогда не забуду первый демонстрационный полет Су-27 в Париже, устроенный "Бритиш Аэроспейс" (British Аerospace) вместе с конструкторами и летчиками-испытателями "ОКБ Сухого", - таковы впечатления от "премьеры" истребителя у летчика британских ВВС Джона Фарлайта. - Виктор Пугачев делал вираж на Су-27 в 360 градусов за 10 секунд, средняя скорость на вираже - 36 градусов/с. А мы тогда лишь надеялись, что наш истребитель следующего поколения сможет достигнуть 25 градусов/с. Это та скорость, с которой пилот способен развернуть самолет, чтобы весь комплекс вооружения был готов к атаке.

Если предположить, что наша новая машина встретится в бою с Су-27, через 10 секунд ей останется, притом, если очень повезет, выпустить шасси и сесть.

Многое увиденное нами на авиашоу может быть использовано боевым самолетом в реальном воздушном бою. Для обыкновенного зрителя аэрошоу лишь поверхностное действие, но если вы принадлежите к специалистам авиационной промышленности, то по маневрированию боевых машин вполне определите пределы, в которых может пилотировать самолет.

И естественно, когда видите, что для Су-27 пределов нет, или что самолет идет на вертикаль, доходит до остановки, падает обратно вниз, выходит в нормальный полет и делает это не раз и не два, а раз за разом, то понимаете, что это не исключение, не трюк, а норма. Сложность данного маневра не в том, как войти в режим, а как выйти из него.

Обычно нам не разрешается превышать углы атаки 20-25 градусов: если превысить - теряем управление машиной... Но русские выполняют свои маневры, изменяя угол атаки в большом диапазоне, при этом оставаясь уверенными в управлении самолетом с абсолютно симметричным обтеканием. То же самое касается двигателей. Западные двигатели "страдают" строгими ограничениями по углам атаки. В полете на наших истребителях приходится думать одновременно и о маневрах противника, и о собственных ограничениях с аэродинамической точки зрения - о том, чего не должен делать летчик. Разумеется, такая ситуация не слишком комфортна для летчика, для него гораздо легче, когда можно делать все что угодно, чтобы суметь нацелиться на противника и преследовать его. То, чего добились русские, поразило нас до глубины души". Су-27 своими революционными дизайном и аэродинамикой установил новые стандарты в производстве истребителей».

А американский лётчик-испытатель, которому посчастливилось полетать на Су-27 с Анатолием Квочуром, пишет о манёвре «Кобра»:

«Желая увидеть всё, что возможно, я дал знать Квочуру, что хочу, чтобы он показал что-нибудь из его программы на Су-27. Он взял управление, как маэстро принимает инструмент. Моё пиликание на скрипочке превратилось в концерт для виолончели. Его вводы были обычно плавны и продуманны. Самолёт отвечал на них, как мурлыкающая кошка… …Несмотря на радикальное изменение углов тангажа, весь манёвр прошёл при перегрузке, не превышающей 3-х G. Двигатели вели себя очень достойно, несмотря на, казалось бы, самоубийственное обращение с ними. Во время всего манёвра не было даже малейшего намёка на потерю управляемости».

Но критическими углы атаки бывают не только для двигателя, но и для крыла, как видно из приведённых цитат. Срыв обтекающего потока может испортить всю малину. И вот тут помогает так называемая «вихревая аэродинамика». Явление это обнаружили давно, ещё в 60-х годах, на МиГ-25, когда заметили, что его верхняя «губа» воздухозаборника создаёт вихрь на верхней поверхности фюзеляжа, и этот вихрь увеличивает подъёмную силу на больших углах атаки. Кстати говоря, эти же вихри "затеняли" киль, который оказывался в малоэнергичном потоке между ними. Отсюда и сохранившиеся в последующих машинах два киля.

МиГ-25, фото www.testpilot.ru

Потом, чуть позже, в то время, когда создавали сверхзвуковой пассажирский Ту-144, испытывали свойство крыла «оживальной» формы на специально переделанном МиГ-21.

Ту-144, фото dxdt.ru

МиГ-21И, фото testpilot.ru

Там этот эффект проявился ещё явственнее. Разумеется, конструкторы КБ МиГ не могли пройти мимо такого явления, и совместно с ЦАГИ оно было досконально исследовано.

Лирическое отступление. ЦАГИ – это Центральный аэрогидродинамический институт, основан ещё в 1918 году профессором Н.Е. Жуковским, всего лишь через год после революции. Авиации уделяли большое внимание, кроме ЦАГИ были и есть и другие институты.

ЦИАМ - Центральный институт авиационного моторостроения основан в 1930 году.

ВИАМ - Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов, основан в 1932 году.

ЦИАТИМ - Центральный институт авиационных топлив и масел. Знакомое название, правда? Основан в 1934 году.

Ну и так далее…

Со стороны ЦАГИ работой руководил академик Георгий Сергеевич Бюшгенс. Можно при желании почитать его рассказ об этом.

Лирическое отступление. Обратите внимание, чем умнее учёный, тем более простым языком он может объяснять сложные явления. В отличие от интернет-хомячков, которые норовят казаться умными, перегружая язык терминологией, особенно английской, аббревиатурами и т.д. Куда ни шло в интернете, но особенно меня смешат некоторые распальцованные ведущие украинских автомобильных телепередач, которые немецкую фирму BMW (бэ-эм-вэ) с апломбом называют на «английский манер» (би-эм-ви). Так и хочется сказать: парень, возвращался бы ты в свою деревню :)

Но был и ещё один, даже более важный фактор, заставивший заняться проблемой сверхманёвренности. Я сейчас приведу одну цитату, убрав ключевые слова, а вы попробуйте угадать, о какой машине идёт речь.

"... быстро поняли, что на ... можно делать буквально все, не опасаясь сваливания, потому что в устойчивый штопор загнать ... затруднительно, а из сваливания он выходит запросто, летали на малых скоростях, теряли скорость до «нуля», падали и на хвост, и «листом». К тому же двигатель ... работал устойчиво на всех «экзотических» режимах полета".

Угадали? Думаете, МиГ-29? Нет, это - МиГ-21. И пишет это лётчик-испытатель Борис Орлов о сирийских лётчиках, которые в начале 70-х воевали с Израилем. Так летать их заставила война, то есть, это был бесценный боевой опыт, игнорировать который было бы неразумно.

Командировка Б.А. Орлова в Сирию была связана с претензиями сирийцев на участившиеся случаи разрушения двигателя. Оказалось, что сирийцы нарушали ограничения, указанные в руководстве по лётной эксплуатации (РЛЭ) на МиГ-21. Но ведь заставила их нарушать жизнь, а не блажь:

"Инструкция по летной эксплуатации ограничивала минимальную скорость полета, но когда мы указали на это сирийским летчикам, они резонно заметили, что им не до инструкций, если на хвост сел «Мираж», а летчик МиГа знает, что может затянуть противника на такой режим, где тот попросту упадет..."

А с одним из сирийских лётчиков удалось полетать на спарке:

...Начался наш полет с того, что мой Абдель сразу после взлета, не успев убрать шасси, плавно потянул на полупетлю. Самолет не очень охотно шел вверх, заметно теряя скорость. На высоте около 1000 м мы, наконец, легли на спину; стрелка приборной скорости, уползшая влево до 150 км/ч, потихоньку пошла вправо. Но самолет спокойно летел, не трясся, не выворачивался, летчик уверенно контролировал машину. Набрав нормальную скорость, он перевернул самолет со спины в обычное положение, и мы пошли в пилотажную зону.

Что бы летчик ни делал: виражи на скорости 230—240 км/ч (это при посадочной скорости 300-320 км/ч - В.З.), зависание до нулевой скорости, энергичный маневр типа «хай джи ролл» («бочка» с высокой перегрузкой) — все время ощущалась его мгновенная реакция на поведение самолета, движения рулями были точными и координированными, особенно была заметна энергичная и четкая работа ног, почти не применяемая в практике наших строевых, да и не только строевых, летчиков".

Отсюда - сделали справедливый вывод:

"...если уж самолет позволяет делать все, что может пригодиться в бою, то и его двигатель должен терпеть все..."

И постепенно и в КБ, и в ВВС сформировалась группа сторонников концепции высокой манёвренности будущих истребителей, им удалось преодолеть сопротивление чинуш, которым дороже была спокойная жизнь в уютном кресле... Подробнее обо всём этом можно почитать здесь: Б.А.Орлов. «Записки летчика-испытателя» - Контрольный полет, а я, в связи с актуальностью нынешних сирийских проблем, не удержусь процитировать ещё строчку. Слухи и анекдоты о том, что арабские лётчики якобы бросают управление на время молитвы, и вообще им только на ишаке ездить - это всего лишь слухи. На самом деле:

"Можно сказать, что сирийцы владели МиГом, как «волк зубами», и не боялись ни «Фантомов», ни «Миражей», зная, что эти машины весьма строги в пилотировании, а у «Миража» еще и двигатель помпирует при небольшом скольжении на довольно умеренном угле атаки...

Возвращаясь к теме, подводим итог: вихревая аэродинамика в СССР – заслуга ОКБ МиГ совместно с ЦАГИ. Вот результат, на котором сами вихри, благодаря лёгкому туману в воздухе, очень хорошо видно:

Источник фото

А впоследствии ко всем этим особенностям добавили ещё и управляемый вектор тяги двигателей, что ещё улучшило возможности самолёта. Смотрим видео с возможностями МиГа:

Прототип Су-27 взлетел чуть раньше МиГ-29, но оказался неудачным, и его пришлось полностью переработать по образу и подобию МиГ-29.

Источник фото

Зато результат потом оказался столь же успешным, и настолько впечатлил, в том числе и американцев, что они сняли фильм, в превосходных тонах освещающий Су-37 в сравнении даже с их Ф-22:

Это видео 6 минут

Ну и ещё одно коротенькое видео. Там примерно то же самое, что и в предыдущих двух, но уж очень красиво смонтировано и наложено на музыку:

Это видео 3 минуты

Благодарю за помощь в написании статьи инженера-испытателя ОКБ им. Микояна, камрада http://fan-d-or.livejournal.com/. По этой ссылке можно найти много интересного и о вихревой аэродинамике, и об авиации вообще, и не только об авиации.

Использованы также материалы статьи-исследования Михаила Никольского "Советские истребители в ВВС США", журнал "Авиация и космонавтика", №№6 и 7, 2012.

Владимир Зыков