Энциклопедия современной военной авиации 1945-2002: Часть 1. Самолеты - Морозов В. П. (книга жизни TXT) 📗
Размещение двигателей на планере диктуется оптимальными условиями их работы, требованиями аэродинамики и эксплуатации. В современной военной авиации наблюдается большое разнообразие вариантов размещения двигателей. На тяжелых самолетах — военно-транспортных, противолодочных, бомбардировщиках, где необходимо иметь большие внутрифюзеляжные объемы для размещения грузов, спецоборудования и вооружения, двигатели устанавливаются на крыле, в крыле, реже на фюзеляже Лишь у такого относительно большого бомбардировщика, как Ту-22М, двигатели спрятаны в фюзеляж.
На более легких самолетах двигатели (двигатель) размещаются в фюзеляже В двухдвигательных самолетах мотогондолы и фюзеляж объединены в общую конструкцию Мотогондолы могут быть короче фюзеляжа, как у «Ягуара», или длиннее — когда фюзеляж превращается в носовую гондолу (Су-27).
Как уже говорилось, сгладить противоречия между ростом скорости полета и ухудшением взлетно-посадочных характеристик удается за счет механизации крыла (изменение профиля и угла стреловидности). Еще один путь — использовать тягу двигателя. Направляя вектор тяги вниз, можно создать дополнительную подъемную силу, способствующую сокращению взлетно-посадочных дистанций (у самолетов с коротким взлетом и посадкой — СКВП) или даже вертикальному взлету и посадке (самолет с вертикальным взлетом и посадкой — СВВП). Для этого используются вертикальные подъемные двигатели (ВД), подъемно-маршевые двигатели (ПМД) с поворотными соплами, поворотные ПМД, энергетическая механизация крыла, пороховые стартовые ускорители (только для короткого взлета).
Воздухозаборники сверхзвуковых самолетов
ВД применяются в комбинации с маршевой двигательной установкой. В 60-е годы было построено несколько опытных самолетов, в состав двигательной установки которых входили ВД: французский истребитель-СВВП «Бальзак» и советский истребитель - СКВП МиГ-23-01 имели комбинацию ВД и маршевых двигателей, западногерманский военно-транспортный СВВП Do-31; советские Як-36 и Як-38 — комбинацию ВД и ПМД; западногерманский истребитель - СВВП VJ-101 комбинацию ВД и поворотных двигателей До серийного производства был доведен лишь Як-38. ВД в таких установках работают лишь на взлете и при посадке, в полете они являются «мертвым» грузом. Конструкция самолетов, оснащенных ВД, перетяжелена, летные и тактические характеристики значительно ниже, чем у аналогичных самолетов только с одним маршевым двигателем.
При использовании в двигательной установке ПМД поворот вектора тяги осуществляется в плоскости симметрии самолета, при этом сопла поворачиваются вниз на 90°. В зависимости от тяговооруженности может происходить укороченный или вертикальный взлет.
В настоящее время на вооружении военной авиации (в США и Великобритании) находятся два типа СВВП: многоцелевой истребитель «Харриер» (в нескольких модификациях), оснащенный ПМД, и военно-транспортный «Оспри» с поворотными двигателями.
Использование ПМД обеспечивает улучшение маневренных характеристик СВВП — уменьшение радиуса виража, увеличение интенсивности торможения, благодаря возможности использования поворота вектора тяги двигателя в полете На СВВП в дополнение к аэродинамическим рулям имеется газодинамическая система управления, позволяющая самолету маневрировать на режимах висения, взлета и посадки. Для увеличения управляющих моментов струйные рули разнесены по концам крыла и фюзеляжа. Для СВВП характерно увеличение относительной массы силовой установки и уменьшение относительной массы полезной нагрузки. Можно увеличить полезную нагрузку СВВП при взлете «по-самолетному» — с коротким разбегом. После израсходования в полете топлива и сброса боевой нагрузки тяговооруженность самолета возрастает и может обеспечить вертикальную посадку.
Двигатель смолета F-15
Управление вектором тяги открывает перспективы более простого управления самолетом, особенно на малых скоростях, а также снижение заметности и расхода топлива, благодаря возможности отказаться от вертикального оперения.
В некоторых современных военно-транспортных самолетах — Ан-72, С-17 — для увеличения подъемной силы крыла применяют энергетическую механизацию крыла (ЭМК), основанную на эффекте Коанда. При обдуве верхней (АН-72) или нижней (С-17) поверхности крыла реактивной струей, она поворачивается вслед за отклоненным закрылком. Появляется вертикальная составляющая тяги двигателей. Кроме того, на крыле при этом возникает дополнительная аэродинамическая подъемная сила (эффект суперциркуляции).
«Щит» для самолета
На всех этапах развития военной авиации параллельно шел процесс совершенствования средств ПВО. Конструкторам авиационной техники приходится постоянно учитывать этот фактор и предпринимать соответствующие меры. И сейчас, как в прошлом, бронируются кабины экипажа штурмовых самолетов многократно резервируются системы управления самолетом и двигателями, чтобы уменьшить заметность, на поверхность планера наносятся хитрые камуфляжи. Введен даже специальный термин «стелс» — от английского слова «stealth» (скрытность), обозначающий средства и методы уменьшения заметности военной техники. Обнаружить самолет можно с помощью радиолокационных, оптических и акустических приборов. Основным современным средством дальнего обнаружения летательных аппаратов являются РЛС.
Для уменьшения радиолокационной заметности применяют малоотражающие формы планера, радио-поглощающие материалы (РПМ) и усовершенствованное бортовое радиоэлектронное оборудование. Компоновка самолета, созданного по технологии «стелс», отличается плавным сопряжением элементов конструкции с определенной ориентацией плоских поверхностей и кромок, с тоннельными или утопленными воздухозаборниками с экранами и изогнутыми каналами для предотвращения радиолокационного облучения компрессора двигателя.
РПМ входят как в силовой набор планера (например, из таких материалов изготовлена часть обшивки некоторых самолетов), так и наносятся в виде краски или многослойного покрытия.
Сложной проблемой стала задача подавления излучения собственных бортовых радиоэлектронных станций (РЭС), так как любые радиоэлектронные устройства служат источниками излучения и любая антенна переизлучает часть падающей на нее энергии. Выход в максимальном использовании пассивных оптических обзорно-прицельных и неизлучающих навигационных систем, в усовершенствовании средств радиоэлектронного подавления и уменьшении числа антенн.
Еще один диапазон, в котором возможно обнаружение цели за пределами визуальной видимости, это инфракрасное (ИК) излучение. На самолете можно выделить 3 главных источника теплового излучения: элементы двигателя, выхлопные газы и поверхности планера с аэродинамическим нагревом. ИК-заметность снижается экранированием горячих частей двигателя (например, на А-10 сопла снизу экранируются стабилизатором) или применением плоских сопел, уменьшающих сектор обзора внутреннего канала двигателя с задней полусферы; охлаждением и изменением направления выхода газов; применением присадок к топливу для уменьшения интенсивности ИК-излучения или изменения его спектра.
Самолетом, в котором комплексно применены технологии «стелс», является американский бомбардировщик с истребительным «именем» F-117. Он имеет конфигурацию, способствующую многократному переотражению электромагнитной энергии от облучающей РЛС в различных направлениях, чем достигается ее рассеивание. На самолете отсутствуют прямоугольные пересечения, играющие роль уголковых отражателей. Воздухозаборники двигателей имеют в сечении особый переменный профиль. На выходе газов в атмосферу у сопла каналы имеют вид тонких щелей, разделенных вертикальными перегородками. Подобная конструкция позволяет смешивать газы с холодным воздухом и уменьшать ИК-заметность.
