Главная Архив номеров N-19 июль 2008 К ВОПРОСУ О ФОРМИРОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЛИКА КОРАБЕЛЬНОГО ИСТРЕБИТЕЛЯ
 

Авторизация



К ВОПРОСУ О ФОРМИРОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЛИКА КОРАБЕЛЬНОГО ИСТРЕБИТЕЛЯ Печать

Н.Н.Долженков, ОАО «ОКБ им. А.С. Яковлева», первый заместитель генерального директора-генерального конструктора, технический директор, д.т.н.

В данной статье рассматривается комплекс факторов, влияющих на обоснование взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) при формировании технического облика корабельного истребителя.

В данной статье рассматривается комплекс факторов, влияющих на обоснование взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) при формировании технического облика корабельного истребителя.

Современный этап развития морской авиации и флота авианесущих кораблей (АНК) неразрывно связан с новыми экономическими и геополитическими реалиями и тенденциями, которые диктуют все более и более высокие требования к эффективности, гибкости, мобильности и живучести военной техники, ее адаптируемости к вооруженным конфликтам всех уровней с любым противником в любом регионе мира.
Корабельные истребители (КИ) в этих условиях должны эффективно действовать на морских (океанских) ТВД (М(О)ТВД) по воздушным, наземным и надводным целям как с АНК (с моря), так и с береговых аэродромов и площадок (с суши), обеспечивая контроль заданного воздушного пространства в мирное время и господство в воздухе над районами боевых действий, решая в составе корабельных, береговых или смешанных группировок авиации ВМФ (ВМФ и ВВС) задачи типа:
1 флот против флота;
2 флот против берега;
3 берег против флота;
4 берег против берега.
Отсюда видно, что перспективный КИ должен действовать в значительно более широком диапазоне боевых задач и условий применения, чем специализированные истребители аэродромного базирования и КИ трамплинного (катапультного) взлета и аэрофинишерной посадки в отдельности. Поэтому при уровне показателя «эффективность-стоимость» такого перспективного КИ, не хуже показателей каждого из указанных специализированных истребителей, становится рациональным межвидовое применение такого КИ, как единого перспективного истребителя.
Относительный объем и содержание задач каждого типа в течение жизненного цикла КИ и АНК могут изменяться в широких пределах. Поэтому при формировании технического облика КИ должна учитываться их адаптируемость к изменению условий боевого применения в течение жизненного цикла.
С учетом прогнозируемого диапазона количественно-качественного соотношения сил на ТВД необходимо обеспечить оптимальное развертывание группировки КИ в течение конфликта по плотности и расположению относительно районов боевых действий для достижения максимально возможных преимуществ за счет:
1 опережающих действий (сокращение времени реакции);
2 увеличения количества боевых вылетов и нагрузки за одинаковое время операции (сокращение времени боевого цикла);
3 повышения выживаемости в местах оперативного базирования при повреждении (выведении из строя) АНК и аэродромов;
4 расширения пространственных возможностей и оперативности применения корабельной авиации на одном и нескольких М(О)ТВД независимо от наличия и состояния базовых АНК и береговых аэродромов;
5 снижения влияния геофизических факторов (климата, времени года и суток, метеоусловий, состояния моря и т.п.).
Многовариантность условий возможных М(О)ТВД, необходимость обеспечения эффективности и выживаемости требуют от КИ способности вести боевые действия не только с базовых АНК, но и с оперативных площадок на других кораблях, судах и морских платформах, а также с береговых площадок на плацдармах, островах и дрейфующих льдах.
Таким образом, эффективность группировки КИ определяется эффективностью системы «группировка КИ - система базирования», которая в свою очередь при прочих равных условиях определяется взлетно-посадочными характеристиками истребителей.
Более того, ВПХ являются определяющими при формировании не только технического облика КИ и АНК, но также основных принципов и тактики боевого применения системы «корабельная группировка - группировка КИ».
Следовательно, для обеспечения требуемой эффективности и гибкости боевого применения КИ должны обладать выдающимися ВПХ при сохранении остальных основных технических характеристик.
Наиболее рациональным с учетом всех вышеуказанных и других ключевых факторов, в т.ч. экономических возможностей страны, является создание на основе существующих истребителей (или проектов истребителей) обычного взлета и посадки их модификаций короткого взлета и вертикальной посадки (КВВП).
Технологии КИ КВВП
В современных проектах истребителей КВВП четко прослеживается общая эволюция принципов создания таких истребителей в направлении их максимальной конструктивно-компоновочной, аэродинамической, технологической и эксплуатационной унификации с аналогичными истребителями ОВП при сохранении преимуществ, вносимых технологией КВВП. Это сводит к минимуму увеличение стоимости НИОКР и серийного производства истребителей КВВП. Примером может служить созданное по программе JSF семейство истребителей F-35, изображенное на рис.1. Характеристики самолетов этого семейства по данным [6] приведены на рис. 2.
Следует обратить внимание (см. примечание к рис. 2), что, несмотря на низкое объемное совершенство силовой установки с выносным подъемным вентилятором, примененной в истребителе КВВП F-35В, боевые радиусы этого самолета и истребителя ОВП F-35А аэродромного базирования с учетом больших типовых резервных запасов топлива у самолетов ОВП и меньших - у самолетов КВВП, будут почти одинаковы.
Применение отработанных технических решений также обеспечивает создание истребителя КВВП в предельно сжатые сроки с минимальными дополнительными затратами и уровнями технического и финансового риска. Современный уровень технологии КВВП позволяет создавать универсальные (межвидовые) самолеты для «сухопутного» и корабельного базирования как на основе новых проектов, так и в результате модификации существующих самолетов ОВП аэродромного базирования, что существенно сокращает затраты времени и других ресурсов на НИОКР. В качестве примера на рис. 3 приведены три модификации истребителя размерности Су-27: исходная, гипотетическая КВВП с комбинированной СУ (2ПД+2ПМД) и палубная (Су-33).

По опыту, при создании истребителей КВВП объем работ и затрат на НИОКР, непосредственно связанных с технологиями КВВП, относительно невелик. Поэтому основной объем работ по созданию перспективного истребителя КВВП может возлагаться даже на ОКБ, не имеющие опыта в разработке самолетов КВВП. Подобный подход применяется в международной программе JSF. Это же относится и к созданию истребителей КВВП, как модификаций истребителей ОВП.
Технические и боевые возможности КИ КВВП.

Современные и перспективные истребители КВВП, используемые в качестве многоцелевых «сухопутных» и КИ, обладают следующими основными техническими качествами и возможностями по сравнению с аналогичными КИ трамплинного (катапультного) взлета и аэрофинишерной посадки:
1 высокой взлетной и посадочной тяговооруженностью в сочетании с управляемой пространственной системой векторов тяги, что обеспечивает возможность выбора способа взлета и посадки;
2 меньшим увеличением массы пустого самолета при модификации из самолета аэродромного базирования и меньшими потребными резервными запасами топлива, т.е. при одинаковой взлетной массе - большей массой полезной нагрузки (топливо для крейсерских и боевых режимов полета и боевая нагрузка);
3 меньшими скоростями отрыва при взлете и касания при посадке;
4 значительной вертикальной составляющей вектора тяги силовой установки, что при взлете с коротким разбегом разгружает шасси и в сочетании с малыми скоростями отрыва позволяет выполнять разбег по неровным поверхностям и поверхностям с низкой несущей способностью.
Некоторые из этих качеств проиллюстрированы на рис. 4-11.
Так, из рис. 3 следует, что истребитель КВВП имеет большую массу пустого и меньший объем внутренних топливных баков, чем исходный истребитель ОВП. Однако, как показано в [2], благодаря меньшему требуемому резервному запасу топлива, истребитель КВВП имеет максимальный располагаемый запас топлива (а, значит, максимальные дальность и радиус полета) не меньше, а даже больше, чем у исходного и корабельного истребителей ОВП.

КИ ОВП, к тому же, имеет еще большую массу пустого, чем истребитель КВВП.
Преимущества истребителя КВВП по взлетным (а, значит, и полетным) массам отражены на рис. 4-6. Принято, что независимо от концепции базирования самолеты имеют одинаковую боевую нагрузку.
Хотя для обеспечения одинаковой вероятности выхода в район боевых действий истребителю, действующему с основных аэродромов, необходимо предусмотреть большее дополнительное вооружение и топливо на неплановые воздушные бои с истребителями противника, чем истребителю, действующему с передовых площадок, или значительное увеличение наряда самолетов прикрытия.
При таких допущениях и решении одинаковых боевых задач эквивалентные массы истребителей определяются потребными на полет и резервными запасами топлива. Несмотря на то, что на рис. 4 представлены результаты расчетов для одного из вариантов исходных данных по расходам топлива на пассивных режимах (руление, последовательные взлет и посадка, сбор в воздухе, ожидание и т.п.) и резервным запасам топлива, общая качественная картина при расчете по другим вариантам аналогична.

Видно, что при решении одинаковых боевых задач с основного аэродрома взлетная масса одиночного истребителя КВВП меньше, чем у истребителя ОВП и значительно меньше, чем у КИ. При решении боевых задач в составе подразделения (эскадрильи) эта разница еще больше увеличивается за счет роста потребных запасов топлива на пассивных режимах. При решении тех же боевых задач истребителем КВВП с передовых площадок его эквивалентная взлетная масса становится существенно меньше, что позволяет еще больше сократить требуемую длину разбега и получить дополнительные преимущества в маневренном воздушном бою.
Сравнительная энергетика СУ истребителей КВВП и ОВП при различном отклонении вектора тяги ПД на режимах разбега и отрыва приведена на рис. 5, а зависимость вертикальной составляющей вектора тяги СУ истребителя КВВП от угла тангажа - на рис.6.
Указанные качества дают истребителям КВВП ряд преимуществ перед аналогичными КИ трамплинного (катапультного) взлета и аэрофинишерной посадки.

1. По летно-техническим характеристикам:
- при одинаковой взлетной массе - меньшие скорость отрыва и длину разбега, равный или больший радиус полета;
- при одинаковых длине разбега и пробега - значительно большую допустимую взлетную и посадочную массы (и, соответственно, взлетную и посадочную полезную нагрузку);
- при одинаковых боевых задачах - меньшую полетную массу (т.е. большую тяговооруженность) и удельную нагрузку на крыло на крейсерских и боевых режимах полета;
- устойчивый полет и маневрирование на доэволютивных режимах, повышенную управляемость на режимах сверхманевренности;
- отсутствие жестких ограничений и требований по траекториям посадки и специальному оборудованию посадочных площадок, меньшие требования по точности посадки (при технически реализуемой точности посадки до ± 0,1 м).
В качестве примера на рис. 7 сравниваются длины разбега по ВПП истребителей ОВП и КВВП. На рис. 8 сравнивается длина разбега истребителя КВВП по ВПП и при сходе с палубы корабля с увеличенными углами тангажа.
Преимущество истребителей КВВП по взлетной массе и над аналогичными истребителями ОВП при взлете с ВПП (углы тангажа при отрыве до 15о) и с плоской полетной палубы (углы тангажа после схода - до 30о) в зависимости от скорости отрыва очевидно из сравнения двух групп кривых, приведенных на рис.9.
Анализ приведенных взлетных характеристик позволяет сделать следующие выводы:

а) применение комбинированной СУ на унифицированном истребителе КВВП по сравнению с базовым истребителем ОВП обеспечивает:
- при взлетных массах до 23 т - свободный взлет без разбега;
- в диапазоне взлетных масс 24-34,5 т сокращение длины разбега с 265-580 м до 22-145 м (в 12-3,9 раза) при коротком разбеге;
- в диапазоне взлетных масс 24-34,5 т снижение нагрузки на крыло, шасси и ВПП до 6-16,5 т (в 4-2 раза) при коротком разбеге, что значительно облегчает взлет с поврежденных и неровных поверхностей, в т.ч. грунтовых, имеющих низкую несущую способность;
б) при взлете с плоской ПП АНК с высоким надводным бортом или ВППл морских платформ обеспечивается при отсутствии скорости результирующего воздушного потока над ПП:
- в диапазоне взлетных масс 22-28 т взлет с разбегом 2,5-3,5 м (для достижения скорости безопасного схода с ПП 8-9 м/с);
- в диапазоне взлетных масс 28-34,5 т взлет с разбегом 3,5-45 м (при скоростях схода с ПП 9-29 м/с).

1 показаны посадочные характеристики истребителя КВВП при вертикальной и короткой посадке с различными посадочными массами. Так, истребитель КВВП может выполнять вертикальную посадку с массой около 23 т или посадку с пробегом около 50 м и массой около 25 т. 2. По оперативно-тактическим характеристикам:
- меньшие размеры полетной палубы или большую размерность (и боевые возможности) самолета КВВП при обеспечении палубных операций авиагрупп равной численности или обеспечение палубных операций авиагрупп в 1,5-2,5 раза большей численности с полетных палуб одинакового размера;
- в 3-5 раз большие темпы взлета, что обеспечивает меньшее время выхода группы на рубеж или выход на более удаленный рубеж, а при заданном времени выхода на рубеж - подъем группы большей численности или полет на более экономичных и скрытных (бесфорсажных) режимах;
- меньшее время боевого цикла, большее количество боевых вылетов за одинаковые периоды времени (за счет высокого темпа взлета и посадки, а также развертывания и действий с оптимизируемой в ходе боевых операций системы площадок на море и суше);
- возможность базирования и боевых действий с АНК, оснащенных и не оснащенных трамплинами (катапультами), с дооборудованных контейнеровозов, морских исследовательских и добывающих платформ, мелких островов и дрейфующих льдов, участков аэродромов и автомобильных дорог и т.п.
3. По эксплуатационным характеристикам:
- меньшие ограничения по метеоусловиям (метеоминимумы, качка, заливание, обледенение и загрязнение ВПП, палубы и т.д.) и вектору скорости воздушного потока;
- функциональное резервирование (аэродинамических органов управления и создания подъемной силы газодинамическими на взлетно-посадочных и крейсерских режимах; шасси и обеспечение возможности экстренной вынужденной и аварийной посадки на площадки, подобные вертолетным);
- менее тяжелые последствия летных происшествий на взлетно-посадочных режимах;
- незначительные отличия техники пилотирования на взлетно-посадочных режимах при базировании на сухопутных и корабельных площадках, т.е. сокращенные программы и аналогичные технические средства обучения, переучивания и восстановления навыков пилотирования корабельных и «сухопутных» летчиков.

Для прогнозируемых диапазонов условий эксплуатации и боевого применения повышение ВПХ современного и перспективного пилотируемого или беспилотного истребителя до уровня КВВП и сопутствующее расширение диапазона возможных конфигураций оказывает значительное влияние на весь комплекс характеристик, определяющих уровень боевых возможностей, а также боевой, эксплуатационной, военно-экономической и др. эффективности, что требует радикального пересмотра и корректировки применяемых на начальных этапах проектирования принципов сравнительной оценки истребителей ОВП и КВВП, унифицированных между собой и предназначенных для решения идентичных задач.
Указанный комплекс характеристик включает в себя следующие основные показатели:
1. Боевые возможности (диапазон, область, совокупность решаемых расчетных боевых задач, возможности межвидового применения).

2. Техническая эффективность (энерговооруженность, тяговооруженность, дальность полета, ВПХ, маневренность, разгонные характеристики, скороподъемность, время взлета с набором заданных высоты и скорости и т п.).
3. Боевая эффективность (боевой потенциал) одиночных истребителей ОВП и КВВП и их оперативно-тактических и стратегических формирований (количество боевых вылетов за равные промежутки времени, суммарная боевая нагрузка за равные интервалы времени, нанесенный/предотвращенный ущерб, подлетное время/время реакции, радиус и площадь области боевого воздействия, глубина полета за ЛБС, вероятность своевременного выхода в РБД, боевые потери, круглосуточность, всепогодность, в т.ч. с учетом мореходности АНК, и военно-географические условия применения, характеристики развертывания на ТВД и др.).

4. Эксплуатационная эффективность (продолжительность и трудоемкость ТО и Р за одинаковое количество полетов, объем расходуемых ресурсов, требуемые резервы запчастей, показатели отказов, попадания посторонних предметов, рециркуляции горячих газов, интенсивность расходования ресурса прочности элементов конструкции и т.п.).
5. Возможности и характеристики неядерного сдерживания (влияние присутствия/действий формирований истребителей ОВП и КВВП на развитие военно-политической обстановки в условиях назревающего и текущего вооруженного конфликта).
6. Безопасность полетов (показатели отказов и аварийности).
7. Экономическая эффективность (стоимость эксплуатации и СЖЦ заданной продолжительности, остаточная стоимость по остаточному ресурсу и т.п.).
8. Эффективность
НИОКР (время и затраты на достижение заданного для принятия на вооружение уровня эксплуатационных характеристик).
9. Показатели «эффективность-стоимость» для эксплуатации и решения задач в течение ЖЦ (в мирное время и в боевых условиях).
По всему указанному комплексу характеристик современные и перспективные унифицированные пилотируемые и беспилотные истребители на базе трансформируемых истребителей КВВП не уступают истребителям ОВП.
При этом наличие ВПХ, обеспечивающих вертикальную посадку при нормальной посадочной массе, становится обязательным условием для рациональной системы основных технических характеристик перспективных пилотируемых и беспилотных истребителей, обеспечивающих, в свою очередь, не только реализацию, но и значительное расширение диапазона боевых возможностей, межвидовое применение и повышение боевого потенциала по сравнению с аналогичными истребителями ОВП.
ВЫВОДЫ
В целом, корабельный истребитель КВВП, имеющий унифицированные с базовым истребителем ОВП планер и СУ, самолетные системы, комплекс бортового оборудования и вооружение, обеспечивает эффективную реализацию всего диапазона боевых задач аналогичных истребителей ОВП (истребителей ОВП аэродромного базирования и КИ трамплинного/катапультного взлета и аэрофинишерной посадки), стоящих на вооружении истребительной авиации ВВС, истребительной авиации ВМФ берегового и корабельного базирования и способен заменить все эти истребители во всем диапазоне их применения.

 
Разработка сайтов