Жизнь |
Зачем в СССР пытались создать истребитель с вывернутыми наизнанку крыльями
В конце сентября 1997 года в небо понялся один из самых необычных отечественных самолётов – Су-47 «Беркут». В последующие годы машина неоднократно демонстрировалась на тематических мероприятиях, однако стать серийной так и не смогла.
Вообще, тот факт, что Су-47 в принципе добрался до неба является большим чудом. Ибо разрабатывать «Беркут» принялись ещё в годы советской власти, однако последовавший вскоре распад страны и кризис 1990-х едва на поставил крест на амбициозной разработке.
Угол атаки – один из важнейших показателей.
В аэродинамике есть такое понятие, как угол атаки (альфа). Под ним подразумевается угол между направлением вектора скорости набегающего потока и продольным направлением потока на поверхности выбранного тела. Так, например, если расположить крыло самолёта ровненько вдоль набегающего потока воздуха, то его угол атаки будет равен нулю. Угол атаки тесно связан с показателем подъемной силы крыла. В большинстве случаев увеличение угла атаки при увеличении скорости приводит к повышению показателя подъёмной силы, благодаря которой летательный аппарат может удерживаться в воздухе и набирать высоту. Однако вместе с тем увеличение угла атаки ведёт к росту индуктивного сопротивления. Следовательно, нельзя просто так увеличивать «альфу», ибо в зависимости от специфики конструкции, каждый летательный аппарат имеет свой показатель критического угла атаки.
Превышение критического угла – чревато.
В свою очередь критический угол атаки – это такая «альфа», при превышении которой крыло самолёта теряет свои несущие свойства. Иначе говоря, летательный аппарат теряет возможность держаться в воздухе и падает. Для абсолютного большинства самолётов классической компоновки и схемы крыла, «альфа» находится в пределах всего 15-18, в некоторых случаях не более 20 градусов. Однако, ряд дополнительных аэродинамических решений в конструкции летательного аппарата позволяет резко повысить максимально допустимы критический угол атаки. В первую очередь подобных технологии применяются в военных самолётах, главным образом в истребителях. Благодаря им «альфу» удаётся довести до 45 градусов, что позволяет современным истребителям выполнять такие сложные и опасные фигуры высшего пилотажа, как например, «Кобра». Первым лётчиком, публично продемонстрировавшим этот «трюк», стал Виктор Георгиевич Пугачёв, благодаря чему сегодня «Кобру» нередко называют его фамилией даже на Западе. Собственно, как несложно догадаться, повышение максимально допустимой «альфы» помогает заметно расширить лётных характеристики и предельные возможности самолёта. Что особенно актуально для боевой авиации.
Пытались в разных странах.
Увы, физика — достаточно своенравная барышня и у неё есть свои ограничения и стоп-слова. А потому перешагнуть за порог «альфы» в 45 градусов при использовании «классических» схем и методов практически невозможно. Нужно ли говорить, что человек не был бы гомо сапиенс, если бы не попытался найти выход и из этой ситуации? О том, что некоторые нетипичные конструкции крыла могут позволить выйти за пределы обыденного конструкторы, догадывались ещё на заре становления авиации. Первые документально подтверждённые эксперименты по крыло обратной (отрицательной) стреловидности проводились ещё в межвоенной Польше. Интересовались вопрос и в других странах: в 1930-е годы СССР и Германия экспериментами так же ограниченно занимались экспериментами по КОС. В 1950-1960-е годы опыты проводились в ФРГ и СССР. А к началу 1970-х к увеличению «обраткой» подключились и наши «заклятые партнёры» из-за океана.
Разработки велись на перспективу.
Многочисленные эксперты в сфере КОС показали, что отрицательная стреловидность позволяет добиться целого букета преимуществ. Помимо увеличения критического угла атаки до 67 градусов, отрицательная стреловидность позволяет резко увеличить угловую скорость разворота, снижает лобовое сопротивление, позволяет пересмотреть компоновочную схему самолёта в сторону её большей рационализации (повышение компактности, снижение массы). Благодаря этому растёт взлётно-посадочные, маневровые, скоростные характеристики. Улучшается аэродинамическая эффективность ЛА во всех режимах. Отдельно стоит выделить ощутимое снижение заметности летательного аппарата для радаров в передней полусфере. Расплачиваться за всё это приходится резкой потерей устойчивости ЛА в силу того, что КОС особенно остро испытывает на себе аэродинамическую дивергенцию. Последнее от части может быть компенсировано использованием в конструкции ЛА более совершенных композитных материалов, что ведёт к усложнению и удорожанию конструкции.
Самолёт будущего.
Собственно советский Су-47 и был результатом очередной погони авиаконструкторов за «альфой». Куда более успешной, чем тот же американский экспериментальный Grumman X-29. Разработка и производство «Беркута» была ценна не только с точки зрения авиации, но и с точки зрения огромного числа отраслей-смежников. Ведь для того, чтобы Су-47 смог летать, советским и российским специалистам понадобилось создать новейший композитный материал на основе углепластика. Внедрение последнего позволило не просто сделало полёты «Беркута» возможным. Новый материал позволял сократить на 40-60% трудозатраты на производство фюзеляжа и оперения боевой машины. При этом новый углепластик так же демонстрировал на четверть лучшую весовую отдачу и почти 3 раза большой ресурс. Были в Су-47 и другие инновации, например в области авионики и системы жизнеобеспечения. Уже из всего этого должно быть понятно, что проектировка «Беркута» решала широкий перечень задач по улучшению советской/российской авиации. Увы, как и многие другие славные начинания, «Беркут» во многом оказался похоронен под обломками СССР. Размахнуться в полную силу конструкторам не позволило резкое сокращение финансирования. Сегодня единственный Су-47 используется в качестве летающей лаборатории и иногда появляется на военных
Вообще, тот факт, что Су-47 в принципе добрался до неба является большим чудом. Ибо разрабатывать «Беркут» принялись ещё в годы советской власти, однако последовавший вскоре распад страны и кризис 1990-х едва на поставил крест на амбициозной разработке.
Угол атаки – один из важнейших показателей.
В аэродинамике есть такое понятие, как угол атаки (альфа). Под ним подразумевается угол между направлением вектора скорости набегающего потока и продольным направлением потока на поверхности выбранного тела. Так, например, если расположить крыло самолёта ровненько вдоль набегающего потока воздуха, то его угол атаки будет равен нулю. Угол атаки тесно связан с показателем подъемной силы крыла. В большинстве случаев увеличение угла атаки при увеличении скорости приводит к повышению показателя подъёмной силы, благодаря которой летательный аппарат может удерживаться в воздухе и набирать высоту. Однако вместе с тем увеличение угла атаки ведёт к росту индуктивного сопротивления. Следовательно, нельзя просто так увеличивать «альфу», ибо в зависимости от специфики конструкции, каждый летательный аппарат имеет свой показатель критического угла атаки.
Превышение критического угла – чревато.
В свою очередь критический угол атаки – это такая «альфа», при превышении которой крыло самолёта теряет свои несущие свойства. Иначе говоря, летательный аппарат теряет возможность держаться в воздухе и падает. Для абсолютного большинства самолётов классической компоновки и схемы крыла, «альфа» находится в пределах всего 15-18, в некоторых случаях не более 20 градусов. Однако, ряд дополнительных аэродинамических решений в конструкции летательного аппарата позволяет резко повысить максимально допустимы критический угол атаки. В первую очередь подобных технологии применяются в военных самолётах, главным образом в истребителях. Благодаря им «альфу» удаётся довести до 45 градусов, что позволяет современным истребителям выполнять такие сложные и опасные фигуры высшего пилотажа, как например, «Кобра». Первым лётчиком, публично продемонстрировавшим этот «трюк», стал Виктор Георгиевич Пугачёв, благодаря чему сегодня «Кобру» нередко называют его фамилией даже на Западе. Собственно, как несложно догадаться, повышение максимально допустимой «альфы» помогает заметно расширить лётных характеристики и предельные возможности самолёта. Что особенно актуально для боевой авиации.
Пытались в разных странах.
Увы, физика — достаточно своенравная барышня и у неё есть свои ограничения и стоп-слова. А потому перешагнуть за порог «альфы» в 45 градусов при использовании «классических» схем и методов практически невозможно. Нужно ли говорить, что человек не был бы гомо сапиенс, если бы не попытался найти выход и из этой ситуации? О том, что некоторые нетипичные конструкции крыла могут позволить выйти за пределы обыденного конструкторы, догадывались ещё на заре становления авиации. Первые документально подтверждённые эксперименты по крыло обратной (отрицательной) стреловидности проводились ещё в межвоенной Польше. Интересовались вопрос и в других странах: в 1930-е годы СССР и Германия экспериментами так же ограниченно занимались экспериментами по КОС. В 1950-1960-е годы опыты проводились в ФРГ и СССР. А к началу 1970-х к увеличению «обраткой» подключились и наши «заклятые партнёры» из-за океана.
Разработки велись на перспективу.
Многочисленные эксперты в сфере КОС показали, что отрицательная стреловидность позволяет добиться целого букета преимуществ. Помимо увеличения критического угла атаки до 67 градусов, отрицательная стреловидность позволяет резко увеличить угловую скорость разворота, снижает лобовое сопротивление, позволяет пересмотреть компоновочную схему самолёта в сторону её большей рационализации (повышение компактности, снижение массы). Благодаря этому растёт взлётно-посадочные, маневровые, скоростные характеристики. Улучшается аэродинамическая эффективность ЛА во всех режимах. Отдельно стоит выделить ощутимое снижение заметности летательного аппарата для радаров в передней полусфере. Расплачиваться за всё это приходится резкой потерей устойчивости ЛА в силу того, что КОС особенно остро испытывает на себе аэродинамическую дивергенцию. Последнее от части может быть компенсировано использованием в конструкции ЛА более совершенных композитных материалов, что ведёт к усложнению и удорожанию конструкции.
Самолёт будущего.
Собственно советский Су-47 и был результатом очередной погони авиаконструкторов за «альфой». Куда более успешной, чем тот же американский экспериментальный Grumman X-29. Разработка и производство «Беркута» была ценна не только с точки зрения авиации, но и с точки зрения огромного числа отраслей-смежников. Ведь для того, чтобы Су-47 смог летать, советским и российским специалистам понадобилось создать новейший композитный материал на основе углепластика. Внедрение последнего позволило не просто сделало полёты «Беркута» возможным. Новый материал позволял сократить на 40-60% трудозатраты на производство фюзеляжа и оперения боевой машины. При этом новый углепластик так же демонстрировал на четверть лучшую весовую отдачу и почти 3 раза большой ресурс. Были в Су-47 и другие инновации, например в области авионики и системы жизнеобеспечения. Уже из всего этого должно быть понятно, что проектировка «Беркута» решала широкий перечень задач по улучшению советской/российской авиации. Увы, как и многие другие славные начинания, «Беркут» во многом оказался похоронен под обломками СССР. Размахнуться в полную силу конструкторам не позволило резкое сокращение финансирования. Сегодня единственный Су-47 используется в качестве летающей лаборатории и иногда появляется на военных