Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

Первый экземпляр самолета "Мираж" 2000.

Понятно, что отказ автоматического регулятора устойчивости означал бы гибель самолета. А так как в те годы время наработки на отказ даже у лучших автопилотов не превышало 200 часов, идею Норторопа сочли неприемлемой и вскоре о ней забыли. Но к 70-м годам быстрый прогресс в области электроники позволил создавать практически безотказно работающие автоматические устройства, что сделало идею актуальной. В 1972 г. начались испытания опытного боевого самолета ОКБ Сухого Т-4 с электродистанционной автоматической системой управления, обеспечивающей пилотирование статически неустойчивой машины. Первым серийным самолетом с системой искусственной устойчивости стал американский истребитель Дженерал Дайнэмикс F-16 (первый полет — в 1974 г.).

Т-4 был выполнен по схеме "утка", F-16 имел "классическую" схему. Наиболее же заметное улучшение характеристик в случае использования искусственной устойчивости было бы на "бесхвостке", так как при расположении центра тяжести позади фокуса крыла исчезали почти все недостатки, присущие этой схеме. Неудивительно поэтому, что уже через год после появления F-16 фирма Дассо-Бреге приступила к созданию истребителя-"бесхвостки" "Мираж"2000 с системой искусственной устойчивости.

Самолет представлял собой развитие "Миража"III. По схеме, расположению органов управления и размерам он практически не отличался от первой серийной "бесхвостки" фирмы Дассо. Из-за больших запаса топлива и боевой нагрузки вес самолет возрос, но благодаря увеличенной площади крыла нагрузка на квадратный метр не изменилась.

Тем не менее новшеств у "Миража"2000 было немало. Прежде всего, это, конечно, система искусственной устойчивости. Она состояла из автопилота, электродистанционной системы управления, подающей сигналы к рулям по проводам, и гидравлической системы, служащей для отклонения рулей. Для безопасности электропроводная система имела четыре параллельные линии передачи командных импульсов (в менее ответственном канале путевого управления применено трехкратное резервирование), а гидросистема состояла из двух независимых подсистем. И все же французские конструкторы не рискнули полностью отказаться от принципа статической устойчивости — самолет сцентрирован таким образом, что искусственная устойчивость необходима ему на многих, но не на всех режимах полета.

Вместо обычной конической крутки передней кромки на "Мираже"2000 используются отклоняемые в зависимости от скорости и угла атаки носки крыла. При повороте они несколько выдвигаются вперед, обеспечивая плавное изменение контура крыла. В отличие от постоянной конической крутки такой способ позволяет варьировать кривизну профиля, увеличивая ее при маневрировании в воздушном бою или при посадке и уменьшая в прямолинейном полете со сверхзвуковой скоростью.

"Миражи"2000 на боевом дежурстве.

Для более плавного обтекания в зоне соединения крыла с фюзеляжем сделаны обтекатели ("зализы"), а перед крылом на воздухозаборниках установлены небольшие поверхности. Последние, так же, как наплывы на крыле "Дракена", генерируют воздушные вихри, улучшающие продольную и поперечную устойчивость на больших углах атаки.

В конструкции самолета наряду с алюминиевыми сплавами применены композиционные материалы. Из них изготовлены створки отсеков шасси, аэродинамические тормоза, закабинный обтекатель, большая часть киля.

Как и другие современные самолеты, "Мираж"2000 снабжен двухконтурным турбореактивным двигателем SNECMA М-53. Дополнительный воздух, поступающий в камеру сгорания через внешний контур, улучшает экономичность силовой установки.

Возросшая тяговооруженность, система искусственной устойчивости и аэродинамические усовершенствования обеспечивают новому "Миражу" лучшие высотно-скоростные и маневренные характеристики, чем у "Миража"III. Его максимальная скорость на высоте равна 2340 км/ч (М = 2,2), практический потолок — 18000 м, а коэффициент максимальной перегрузки, характеризующий маневренность самолета — больше почти вдвое. Вместе с тем, посадочная скорость "Миража"2000 на 58 км/ч меньше, чем у его предшественника.

Проектирование "Миража"2000 началось в конце 1975 г., первый полет состоялся 10 марта 1978 г. В 1983 г. самолет приняли на вооружение. Это многоцелевая машина: она может применяться как истребитель-перехватчик, самолет для завоевания господства в воздухе и истребитель-бомбардировщик. Бортовое вооружение состоит из двух 30-мм пушек, а под самолетом, в зависимости от его назначения, подвешиваются ракеты или бомбы. Есть среди выпускаемых вариантов и образцы, способные нести атомное оружие — "Мираж"2000N. Они входят в состав сил стратегических вооруженных сил (поставленно 65 машин) и предназначены для замены "Миража"IV. Всего же на вооружении ВВС Франции находится 225 "Миражей" 2000. Эти самолеты имеются также в авиации Египта, Ереции, Индии, Перу, Тайваня и Объединенных Арабских Эмиратов.

Экспериментальный F-16XL был создан как попытка расширить боевые возможности истребителя F-16.

Летом 1994 г. два "Миража"2000 из состава знаменитого полка "Нормандия-Неман" были показаны в нашей стране во время дружественного визита делегации французских ВВС в Россию. Некоторым из наших пилотов удалось полетать на них. Отзывы о самолете были положительные. Вот, например, мнение командира расположенного в Липецке исследовательско-инструкторского авиаполка полковника К.П.Куйжуклу:

"Кабина меньше, чем у наших самолетов, но удобная. Маленькие, по сравнению с нашими, шкалы приборов, хотя на приборной доске еще много пустого места. Обзор из кабины очень хороший. Самолет прекрасно управляется по всем осям, видно, что четко работает система автоматического управления. Маневренность очень хорошая, самолет легко выходит на перегрузку 8 единиц. Разгонные характеристики хуже по сравнению с МиЕ-29 и Су-37. Очень хорошо самолет ведет себя на малых скоростях; так, на скорости 150 узлов (270 км/ч) энергично создается крен 60° и с перегрузкой 3 единицы выполняется разворот. Очень прост самолет на посадке..."[45]

Американская фирма Дженерал Дайнемикс также построила многоцелевой истребитель-"бесхвостку". Он имеет обозначение F-16XL и создан на основе серийного F-16. Модификация заключалась в замене обычного крыла и горизонального оперения треугольным крылом малого удлинения. При этом конструкторы рассчитывали "убить сразу двух зайцев": обеспечить возможность крейсерского полета на сверхзвуковой скорости благодаря меньшему аэродинамическому сопротивлению "бесхвостки" при М>1 и увеличить дальность полета — внутренний объем дельта-крыла позволял сделать крыльевые топливные баки более емкими. Для того, чтобы самолет обладал удовлетворительной подъемной силой на дозвуковых скоростях, внешние части крыла сделали с уменьшенным углом стреловидности, как на шведском "Дракене", а в месте излома установили аэродинамические перегородки. Длина фюзеляжа по сравнению с прототипом увеличилась на 1,4 м, площадь крыла возросла более, чем в два раза: с 27,9 м² до 61,6 м². Для управления самолетом служили элевоны, выполняющие также функции закрылков, элероны и обычный руль направления на киле. Так же, как F-16, F-16XL оборудован системой искусственной устойчивости.

Аэродинамические исследования моделей самолета начались в 1977 г. Они показали, что выбранная схема при М = 2 позволяет увеличить аэродинамическое качество по сравнению с обычным F-16 с 4,5 до 5,8, т.е. более, чем на 20%. Правда на дозвуке наблюдалась обратная картина: сказывалось вдвое меньшее удлинение крыла F-16XL.

Для исследований в полете "Дженерал Дайнемикс" в 1982 г. изготовила два экземпляра "бесхвостки": один — одноместный, со "штатным" ТРДДФ F100 с тягой 6655 кгс (на форсаже — 10810 кгс), другой — двухместный, с более мощным двигателем F110 (7700/13150 кгс). Самолеты должны были участвовать в конкурсе на многоцелевой истребитель, предназначенный для замены устаревшего F-4 "Фантом". Поэтому они летали с вооружением, в том числе с подвесным. Благодаря полуконформной ("поджатой" к крылу) подвеске ракет и бомб, дополнительное сопротивление было меньше, чем в случае установки вооружения на обычных пилонах. Максимальный взлетный вес самолета равнялся 21770 кг (у F-16A — 16060 кг), но из-за большой площади крыла нагрузка на квадратный метр была ниже, чем на серийных F-16.

Испытания F-16XL начались в летном центре фирмы Дженерал Дайнемикс в Форт-Уэрте (штат Техас), затем самолеты перегнали на базу ВВС Эдвардс в Калифорнии. К сентябрю 1983 г. обе машины совершили 418 полетов. С шестью ракетами под крылом они развивали скорость М= 1,95 без включения форсажа. По сообщениям в печати, при маневрировании F-16XL мог выходить на очень большие углы атаки (до 106°), после чего возвращался к нормальному полету без вмешательства летчика в управление.[46]