13 września 1931, Kalshot Sleeps, Wielka Brytania. Słońce jest w zimnej wodzie, fontanny plusku i ryk silników lotniczych! Wzrok tysięcy gapiów utkwiony jest w maleńkich kropeczkach pędzących z przerażającą szybkością po lustrzanej powierzchni zatoki. Przed nami faworyci wyścigu lotniczego - "Supermarines" model S.6B. Niebieski i srebrny. Za nimi plasują się włoskie Makki M.67. Kto otrzyma główną nagrodę?
Puchar Schneidera trafił do Brytyjczyków. Latająca łódź Supermarine S.6B pokonał trasę z prędkością 547 km/h. Po 17 dniach hydroplan ustanowił absolutny rekord świata, przyspieszając do 655 km/h! Za to osiągnięcie projektant samolotów Reginald Mitchell (przyszły twórca „Spitfire”) został odznaczony Orderem Imperium Brytyjskiego.
Rekord nie trwał długo: porażeni porażką Włosi pospiesznie sfinalizowali Macchi. 23 października 1934 pilot Ajello pokonał poprzeczkę 700 km/h. Jego rekord (709, 2 km/h) trwał do 1939 roku.
Teraz, po 80 latach, wydaje się niewiarygodne, jak te usztywniane jednopłatowce z silnikami tłokowymi osiągały tak ogromne prędkości. Ale jeszcze bardziej zaskakujący jest fakt, że wszystkie rekordy prędkości z tamtych lat należały do hydroplanów z absurdalnie dużymi pływakami latającymi na poziomie morza. Natomiast najlepsze myśliwce „lądowe”, lecące w cienkich warstwach atmosfery, nie były w stanie pokonać poprzeczki 500 km/h.
Macchi M.67
Sekretami sukcesu wodnosamolotów były: a) wysokie obciążenie skrzydła; b) duża moc silnika. Jeśli wszystko jest jasne z silnikami, to pierwszy punkt wymaga dodatkowych wyjaśnień.
Nie jest tajemnicą, że samolot leci ze skrzydłami w powietrzu. Warunkiem koniecznym do wytworzenia uniesienia skrzydła jest różnica między kierunkiem napływającego strumienia powietrza a pasem skrzydła. Tą różnicą jest kąt natarcia: kąt między cięciwą skrzydła a odwzorowaniem prędkości samolotu w powiązanym układzie współrzędnych. W locie poziomym samolot dosłownie „wypycha” skrzydło w powietrze, dzięki czemu na dolnej powierzchni skrzydła tworzy się obszar zwiększonego ciśnienia, „poduszka powietrzna”, która pozwala samolotowi pozostać w powietrzu.
Wartość siły nośnej zależy od powierzchni skrzydła, jego profilu, kąta montażu w stosunku do przepływu powietrza, a także gęstości medium powietrza i prędkości samolotu. Przy dużych prędkościach samolot nie wymaga już dużej powierzchni skrzydeł. Wręcz przeciwnie, tworzy niepotrzebny opór, utrudniając lot z dużą prędkością. Spójrz na małe skrzydła pocisków manewrujących, aby zobaczyć, jak poważne to jest. Niestety, w przeciwieństwie do CD, samolot musi być w stanie wykonać miękkie lądowanie. I tu zaczynają się problemy.
Im mniejsze skrzydło, tym więcej kilogramów masy samolotu spada na każdy metr kwadratowy jego powierzchni. Wraz ze spadkiem prędkości w pewnym momencie wartość siły nośnej staje się mniejsza niż obciążenie skrzydła. Utrata stabilności, przeciągnięcie, katastrofa. W normalnych warunkach samolot powinien schodzić płynnie, utrzymując wystarczającą siłę nośną do przyziemienia. Im większe skrzydło, tym bardziej miękkie i bezpieczniejsze lądowanie. Prędkość lądowania nie może być zbyt duża - w przeciwnym razie podwozie pęknie podczas uderzenia.
Projektanci samolotów z lat 30. szybko zdali sobie sprawę, że najmniejszą powierzchnię skrzydeł (a co za tym idzie dużą prędkość maksymalną i prędkość lądowania) najlepiej zastosować przy projektowaniu wodnosamolotów. W rzeczywistości wodnosamolot ma pas startowy o nieograniczonej długości, a sam proces lądowania może odbywać się z niedopuszczalnie dużą prędkością.
W rezultacie Supermarine S.6B i McKee M.67 miały bardzo małe skrzydło (13,3 - 13,4 mkw.). Z masą startową ponad dwie tony! I nawet ogromne, brzydkie pływaki nie mogły zniwelować szybkich właściwości wodnosamolotów, osiągniętych dzięki skrzydłu o małej powierzchni …
Wspaniały przykład pokazujący, jak mylący może być wygląd i jakie możliwości można osiągnąć dzięki znajomości aerodynamiki.
Radosne nabrzeże Portsmouth jest ukryte we mgle czasu, a my zostajemy przetransportowani 80 lat do przodu, do hangaru Bazy Sił Powietrznych Eglin. Gdzie w przyćmionym świetle lamp rozpościera skrzydła szary cień – dyskretny myśliwiec-bombowiec F-35 Lightning II. Najbardziej dyskutowany obecnie typ samolotu bojowego, ze swoją skandaliczną historią i ogromną ilością materiałów mu poświęconych. Zarówno entuzjastyczny, jak i szczerze niepochlebny.
Nie jest możliwe przeprowadzenie pełnej oceny możliwości F-35 w ramach tego artykułu. Zwróćmy uwagę, pomijając główne punkty: z obiektywnych powodów widzialność Lightniga powinna być mniejsza niż któregokolwiek z jego odpowiedników, z wyjątkiem F-22. Pokładowy system obserwacji i nawigacji również jest poza konkurencją - ile warty jest jeden radar (https://topwar.ru/63227-nobelevskaya-premiya-za-radar-dlya-f-35.html). W tej chwili główna dyskusja toczy się wokół charakterystyki osiągów nowego samolotu. Oczywiste jest, że z dużej odległości „Błyskawica-2” stanowi śmiertelne zagrożenie dla każdego wroga. Ale jakie są jej cechy w walce wręcz? Na pierwszy rzut oka nic nadzwyczajnego: jeden, choć silnik o bardzo wysokim momencie obrotowym. Wysokie jednostkowe obciążenie skrzydła (więcej na ten temat poniżej). Ktoś powtarza o nieefektywności aerodynamicznej konstrukcji F-35, zniekształconej elementami technologii stealth. Jednak w przeciwieństwie do konwencjonalnych myśliwców, F-35 nie musi nosić uzbrojenia i stacji celowniczych na zewnętrznych punktach uzbrojenia - ma dwa wewnętrzne komory bombowe. Istotny argument w debacie na temat aerodynamiki nowego samochodu.
Słaba ocena aerodynamiki F-35 podnosi kolejny interesujący punkt. Nowy amerykański samolot jest całkowicie bezużyteczny z powodu nieodwracalnej wady: bardzo szerokiego śródokręcia, stwarzającego „po prostu nie do zniesienia opór podczas lotu z dużą prędkością”.
Drogi Czytelniku dostrzegłeś już analogię między Supermarine S.6B a nowoczesnym F-35. Prawa aerodynamiki pozostają niezmienione. Podobnie jak 80 lat temu, główny opór samolotu w locie poziomym jest tworzony nie przez kadłub, ale przez jego skrzydło. Dziesiątki metrów kwadratowych powierzchni (powierzchnia skrzydeł modeli F-35A i 35B to 42,7 metrów kwadratowych), uwzględniając sinus kąta natarcia, nieustannie „spiętrza się” w powietrzu!
Dlatego wszystkie mówienie o „zbyt dużym polu projekcji czołowej” w F-35 jest nienaukowe. Nawet w locie poziomym, bez wykonywania manewrów, to właśnie skrzydło jest głównym czynnikiem oporu indukcyjnego (czołowego). Widać wyraźnie, jak opór wzrasta podczas wznoszenia, gdy kąt ustawienia skrzydła wynosi kilkadziesiąt stopni. Lub przy nadkrytycznych kątach natarcia (dla F-35 wartość ta przekracza 50 stopni).
W tym miejscu ponownie zrobimy małą uwagę na temat podstawowych zasad lotnictwa.
Skrzydło odpowiada nie tylko za unoszenie i opór, ale jest również głównym elementem sterującym samolotu. Wbrew powszechnemu przekonaniu samolot nie zmienia kierunku lotu dzięki pionowemu sterowi na stępce. Ster jest tylko narzędziem pomocniczym (podczas gdy sam stępka zapewnia stabilizację w locie). Skręt wykonuje się rolką w kierunku, w którym powinien być skierowany samolot. W efekcie na „opuszczonej” płaszczyźnie skrzydła wartość nośności maleje, na górnej – wzrasta. Wyłaniający się moment sił (i nie jest mały!) Obraca samolot. Dlatego ważny jest parametr „specyficzne obciążenie skrzydła”: im mniej kilogramów masy przypada na każdy kwadrat. skrzydło licznika, tym bardziej aktywnie manewruje samolot.
Powierzchnia skrzydeł głównych modyfikacji F-35 wynosi 42,7 mkw. m (w wersji pokładowej - 58,3 m2), natomiast max. masa startowa może osiągnąć 30 ton! Według oficjalnych źródeł jednostkowe obciążenie skrzydła F-35A o masie startowej 24 ton wynosi 569 kg/m2. m. Dla porównania: normy. masa startowa Su-35 wynosi 25 ton (obciążenie skrzydła 410 kg/m2).
Oczywiście żadna z podanych liczb nie ma większego sensu. Konkretna wartość obciążenia jest całkowicie określona przez konkretną konfigurację samolotu (pojemność amunicji/pojemności paliwa). Wchodzą do walki powietrznej z ograniczonym zapasem paliwa (mniej niż 50% pełnej pojemności zbiorników) w obecności kilku stosunkowo lekkich pocisków powietrze-powietrze (oficjalna „masa bojowa” F-35 wynosi około 20 ton). W misjach szokowych samochody są wypełnione po szyję i obwieszone bombami. Łatwo sobie wyobrazić, jakie będzie konkretne obciążenie skrzydła w tym przypadku. Jednak zwrotność w tym przypadku nie jest już ważna. Dla bombowca niewygodne jest angażowanie się w walkę powietrzną w zwarciu.
Warto zauważyć, że masa własna F-35A to około 13 ton. Domowe „Suszenie” jest znacznie większe - 19 ton. Ile ważą obie maszyny na konkretną misję? Istnieje wiele opcji odpowiedzi. I wszystkie będą prawdziwe!
Cóż, teraz, gdy wszystkie kropki zostały umieszczone nad „i”, warto zwrócić uwagę na kilka ciekawych schematów. Porównanie przednich rzutów F-35 z jego najbliższymi odpowiednikami - lekkimi myśliwcami-bombami.
Dzieciakowi F-16 zawsze brakuje paliwa: musi nosić na plecach brzydki „garb” wykonany z konforemnych zbiorników paliwa. Jednak pomimo ciekawego wyglądu nie ma wątpliwości co do jego skuteczności bojowej.
MiG-29. Z ogromnym grzbietem nasadowym skrzydła, w którym znajdują się „skrzela” dodatkowych wlotów powietrza. Ogromny „dziób” dziobu, gondole silnikowe i broń na zewnętrznym zawiesiu. Ale pozory mylą! MiG to jeden z liderów manewrowości wśród lotnictwa bojowego końca XX wieku
Lightning to jeden z najmniejszych myśliwców naszych czasów. Jego rozpiętość skrzydeł wynosi nieco ponad 10 metrów, całkowita długość 15,5 m²
