To kontynuacja poprzedniego artykułu. Dla kompletności radzę przeczytać pierwszą część.
Kontynuując porównywanie możliwości myśliwców generacji 4++ z generacją 5, zwracamy się do najzdolniejszych przedstawicieli produkcji. Oczywiście są to Su-35 i F-22. Nie jest to do końca sprawiedliwe, jak powiedziałem w pierwszej części, ale jednak.
Su-35 to rozwinięcie legendarnego Su-27. Jaka jest wyjątkowość jego przodka, myślę, wszyscy pamiętają. Do 1985 roku F-15 królował w powietrzu przez dziewięć lat. Jednak nastroje za oceanem gwałtownie pogorszyły się, gdy zaczęto wprowadzać pierwsze seryjne Su-27. Myśliwiec o superzwrotności, zdolny do osiągania wcześniej nieosiągalnych kątów natarcia, po raz pierwszy publicznie demonstrujący w 1989 r. technikę Cobra Pugaczowa, jest poza zasięgiem zachodnich konkurentów. Oczywiście jego nowa „trzydziesta piąta” modyfikacja wchłonęła wszystkie zalety przodka i dodała szereg jego cech, doprowadzając „dwudziestą siódmą” konstrukcję do ideału.
Uderzającą cechą Su-35, jak również reszty naszych samolotów generacji 4+, jest odchylony wektor ciągu. Z niewiadomych przyczyn jest powszechna tylko w naszym kraju. Czy ten element jest tak wyjątkowy, że nikt nie może go powielić? Technologia odchylonego wektora ciągu została również przetestowana na amerykańskich samolotach czwartej generacji. General Electric opracował dyszę AVEN, która została zainstalowana i przetestowana na samolocie F-16VISTA w 1993 roku. # 1. Pratt Whitney opracował dyszę PYBBN (lepszą konstrukcję niż GE) zainstalowaną i przetestowaną na F-15ACTIVE w 1996 roku. nr 2. W 1998 roku przetestowano ugiętą dyszę TVN do Eurofightera. Jednak ani jeden zachodni samolot czwartej generacji nie otrzymał w serii OVT, mimo że modernizacja i produkcja trwają do dziś.
Rysunek nr 1
Rysunek 2
Dysponując odpowiednimi technologiami odchylania wektora ciągu, w 1993 roku (AVEN) postanowiono ich nie używać na F-22. Poszli w drugą stronę, tworząc prostokątne dysze w celu zmniejszenia sygnatury radarowej i termicznej. Jako bonus, te dysze odchylają się tylko w górę iw dół.
Jaki jest powód takiej niechęci Zachodu do odchylonego wektora ciągu? Aby to zrobić, spróbujmy dowiedzieć się, na czym opiera się walka powietrzna w zwarciu i jak można w niej zastosować odwrócony wektor ciągu.
Zwrotność samolotu zależy od przeciążeń. Te z kolei są ograniczone siłą samolotu, zdolnościami fizjologicznymi osoby i granicznymi kątami natarcia. Ważny jest również stosunek ciągu do masy samolotu. Podczas manewrowania głównym zadaniem jest jak najszybsza zmiana kierunku wektora prędkości lub położenia kątowego samolotu w przestrzeni. Dlatego kluczową kwestią w manewrowaniu jest stały lub wymuszony skręt. Przy stałym zgięciu samolot zmienia kierunek wektora ruchu tak szybko, jak to możliwe, nie tracąc przy tym prędkości. Wymuszony skręt wynika z szybszej zmiany położenia kątowego samolotu w przestrzeni, ale towarzyszą mu aktywne spadki prędkości.
JAKIŚ. Lapchinsky w swoich książkach o I wojnie światowej cytował słowa kilku pilotów zachodnich asów: niemiecki as Nimmelmann napisał: „Jestem nieuzbrojony, gdy jestem niżej”; Belke powiedział: „Najważniejszą rzeczą w walce powietrznej jest prędkość pionowa”. Cóż, jak nie zapamiętać formuły słynnego A. Pokryszkina: „Wysokość - prędkość - manewr - ogień”.
Po uporządkowaniu tych stwierdzeń w poprzednim akapicie możemy zrozumieć, że prędkość, wysokość i stosunek ciągu do masy będą decydujące w walce powietrznej. Zjawiska te można łączyć z pojęciem wysokości lotu energetycznego. Oblicza się go według wzoru pokazanego na rysunku 3. Gdzie He to poziom energii samolotu, H to wysokość lotu, V2/2g to wysokość kinetyczna. Zmiana wysokości kinetycznej w czasie nazywana jest energią wznoszenia. Praktyczna istota poziomu energii polega na możliwości jego redystrybucji przez pilota pomiędzy wysokością a prędkością, w zależności od sytuacji. Z rezerwą prędkości, ale z brakiem wysokości, pilot może ukończyć wzgórze, jak pozostawił w spadku Nimmelmann, i zyskać przewagę taktyczną. Zdolność pilota do kompetentnego zarządzania dostępnymi zapasami energii jest jednym z decydujących czynników w walce powietrznej.
Rysunek №3
Teraz rozumiemy, że podczas manewrowania po ustalonych zakrętach samolot nie traci energii. Aerodynamika i ciąg silników równoważą opór. Podczas wymuszonego skrętu energia samolotu jest tracona, a czas trwania takich manewrów jest ograniczony nie tylko minimalną prędkością ewolucyjną samolotu, ale także wydatkowaniem przewagi energetycznej.
Ze wzoru na rysunku 3 możemy obliczyć parametr prędkości wznoszenia samolotu, jak powiedziałem powyżej. Teraz jednak staje się jasna absurdalność danych o prędkości wznoszenia, które są podawane w otwartych źródłach dla niektórych samolotów, ponieważ jest to dynamicznie zmieniający się parametr zależny od wysokości, prędkości lotu i przeciążenia. Ale jednocześnie jest to najważniejszy składnik poziomu energii samolotu. W oparciu o powyższe, potencjał samolotu pod względem zysku energetycznego można warunkowo określić na podstawie jego jakości aerodynamicznej i stosunku ciągu do masy. Te. potencjał samolotu o najgorszej aerodynamice można wyrównać poprzez zwiększenie ciągu silników i odwrotnie.
Oczywiście nie da się wygrać bitwy samą energią. Nie mniej ważna jest zwrotność samolotu. W tym celu obowiązuje formuła pokazana na rysunku 4. Widać, że charakterystyka zwrotności samolotu bezpośrednio zależy od przeciążenia Ny. W związku z tym dla stałego obrotu (bez utraty energii) ważne jest Nyр - dostępne lub normalne przeciążenie, a dla wymuszonego obrotu Nyпр - maksymalne przeciążenie ciągu. Przede wszystkim ważne jest, aby parametry te nie wykraczały poza granice przeciążenia operacyjnego Nowego samolotu, tj. limit siły. Jeśli ten warunek zostanie spełniony, to najważniejszym zadaniem przy projektowaniu samolotu będzie maksymalne przybliżenie Nyp do Nye. Mówiąc prościej, zdolność samolotu do wykonywania manewrów w szerszym zakresie bez utraty prędkości (energii). Co wpływa na Nyp? Oczywiście aerodynamika samolotu, im wyższa jakość aerodynamiczna, tym wyższa możliwa wartość Nyр, z kolei wskaźnik obciążenia skrzydła wpływa na poprawę aerodynamiki. Im jest mniejszy, tym większa zwrotność samolotu. Również stosunek ciągu do masy samolotu wpływa na Nyp, zasada, o której mówiliśmy powyżej (w sektorze energetycznym) dotyczy również zwrotności samolotu.
Rysunek №4
Upraszczając powyższe i nie poruszając jeszcze kwestii odchylenia wektora ciągu, słusznie zauważamy, że najważniejszymi parametrami samolotu manewrowego będą stosunek ciągu do masy i obciążenie skrzydła. Ich ulepszenia mogą być ograniczone jedynie kosztami i możliwościami technicznymi producenta. Pod tym względem wykres przedstawiony na rysunku 5 jest interesujący, daje zrozumienie, dlaczego F-15 do 1985 roku był panem sytuacji.
Zdjęcie nr 5
Aby porównać Su-35 z F-22 w walce wręcz, musimy najpierw zwrócić się do ich przodków, a mianowicie Su-27 i F-15. Porównajmy najważniejsze dostępne nam cechy, takie jak stosunek ciągu do masy i obciążenie skrzydła. Powstaje jednak pytanie, dla jakiej masy? W Airplane Flight Manual normalna masa startowa jest obliczana na podstawie 50% paliwa w zbiornikach, dwóch pocisków średniego zasięgu, dwóch pocisków krótkiego zasięgu i ładunku amunicji armaty. Ale maksymalna masa paliwa Su-27 jest znacznie większa niż F-15 (9400 kg wobec 6109 kg), dlatego rezerwa 50% jest inna. Oznacza to, że F-15 z góry będzie miał mniejszą przewagę wagową. Żeby porównanie było bardziej uczciwe, proponuję wziąć za próbkę masę 50% paliwa Su-27, tak więc otrzymujemy dwa wyniki dla Eagle. Jako uzbrojenie Su-27 przyjmujemy dwa pociski rakietowe R-27 na APU-470 i dwa pociski R-73 na p-72-1. W przypadku F-15C uzbrojenie to AIM-7 na LAU-106a i AIM-9 na LAU-7D/A. Dla wskazanych mas obliczamy stosunek ciągu do masy i obciążenie skrzydła. Dane przedstawiono w tabeli na rysunku 6.
Rysunek 6
Jeśli porównamy F-15 z obliczonym dla niego paliwem, to wskaźniki są bardzo imponujące, jednak jeśli weźmiemy paliwo o masie równej 50% paliwa Su-27, to przewaga jest praktycznie minimalna. W stosunku ciągu do masy różnica wynosi setne części, ale pod względem obciążenia skrzydła F-15 jest jednak przyzwoicie wyprzedzony. Na podstawie obliczonych danych „Orzeł” powinien mieć przewagę w walce w zwarciu. Ale w praktyce bitwy szkoleniowe między F-15 i Su-27 z reguły pozostały z nami. Technologicznie Biuro Projektowe Sukhoi nie było w stanie stworzyć samolotu tak lekkiego jak konkurenci, nie jest tajemnicą, że pod względem wagi awioniki zawsze byliśmy nieco gorsi. Nasi projektanci poszli jednak inną drogą. W zawodach treningowych nikt nie używał „Kobry Pugaczowa” i nie używał OVT (jeszcze nie istniał). To właśnie doskonała aerodynamika Sukhoi dała mu znaczną przewagę. Zintegrowany układ kadłuba i jakość aerodynamiczna w 11, 6 (dla F-15c 10) zneutralizowały przewagę w obciążeniu skrzydła F-15.
Jednak przewaga Su-27 nigdy nie była przytłaczająca. W wielu sytuacjach i w różnych warunkach lotu F-15c nadal może konkurować, ponieważ większość nadal zależy od kwalifikacji pilota. Można to łatwo prześledzić na podstawie wykresów zwrotności, które zostaną omówione poniżej.
Wracając do porównania samolotów czwartej generacji z piątą, skompilujemy podobną tabelę z charakterystyką stosunku ciągu do masy i obciążenia skrzydła. Teraz przyjmiemy dane dotyczące Su-35 jako podstawy ilości paliwa, ponieważ F-22 ma mniej zbiorników (rys. 7). Uzbrojenie Sushki obejmuje dwa pociski RVV-SD na AKU-170 i dwa pociski RVV-MD na P-72-1. Uzbrojenie Raptora to dwa AIM-120 na LAU-142 i dwa AIM-9 na LAU-141/A. Dla ogólnego obrazu podano również obliczenia dla T-50 i F-35A. Należy sceptycznie podchodzić do parametrów T-50, ponieważ są to szacunki, a producent nie podał oficjalnych danych.
Rysunek №7
Tabela na rysunku 7 wyraźnie pokazuje główne zalety samolotu piątej generacji nad czwartą. Różnica w obciążeniu skrzydła i stosunku ciągu do masy jest znacznie większa niż w przypadku F-15 i Su-27. Potencjał energetyczny i wzrost Nypu w piątym pokoleniu jest znacznie wyższy. Jeden z problemów współczesnego lotnictwa – wielofunkcyjność, dotknął również Su-35. Jeśli dobrze wygląda ze stosunkiem ciągu do masy na dopalaczu, to obciążenie skrzydła jest gorsze nawet od Su-27. To wyraźnie pokazuje, że konstrukcja płatowca samolotu czwartej generacji nie może, biorąc pod uwagę modernizację, osiągnąć wskaźniki piątej generacji.
Należy zwrócić uwagę na aerodynamikę F-22. Nie ma oficjalnych danych na temat jakości aerodynamicznej, jednak według producenta jest ona wyższa niż w F-15c, kadłub ma integralny układ, obciążenie skrzydła jest jeszcze mniejsze niż u Eagle.
Silniki należy odnotować osobno. Ponieważ tylko Raptor ma silniki piątej generacji, jest to szczególnie widoczne w stosunku ciągu do masy w trybie „maksimum”. Przepływ właściwy w trybie „dopalacz” z reguły jest ponad dwukrotnością natężenia przepływu w trybie „maksymalnym”. Czas pracy silnika na „dopalaczu” jest znacznie ograniczony zapasami paliwa samolotu. Na przykład Su-27 na „dopalaczu” zjada ponad 800 kg nafty na minutę, dlatego samolot o lepszym stosunku ciągu do masy przy „maksimum” będzie miał przewagę ciągu przez znacznie dłuższy czas. Dlatego Izd 117 nie jest silnikiem piątej generacji i ani Su-35, ani T-50 nie mają żadnej przewagi w stosunku ciągu do masy nad F-22. W związku z tym dla T-50 bardzo ważny jest opracowany silnik piątej generacji „typ 30”.
Skąd z powyższego można jeszcze zastosować ugięty wektor ciągu? Aby to zrobić, zapoznaj się z wykresem na rysunku 8. Dane te uzyskano dla manewru poziomego myśliwców Su-27 i F-15c. Niestety podobne dane dotyczące Su-35 nie są jeszcze publicznie dostępne. Zwróć uwagę na granice skrętu ustalonego dla wysokości 200 m i 3000 m. Wzdłuż rzędnej widać, że w zakresie 800–900 km/h dla wskazanych wysokości osiągana jest największa prędkość kątowa, która wynosi odpowiednio 15 i 21 st./s. Ogranicza ją tylko przeciążenie samolotu w zakresie od 7, 5 do 9. To właśnie ta prędkość jest uważana za najkorzystniejszą do prowadzenia walki powietrznej w zwarciu, ponieważ położenie kątowe samolotu w przestrzeni zmienia się tak szybko, jak to możliwe. Wracając do silników piątej generacji, samolot o wyższym stosunku ciągu do masy i zdolny do ruchu naddźwiękowego bez użycia dopalacza zyskuje przewagę energetyczną, ponieważ może wykorzystać prędkość do wznoszenia się, aż znajdzie się w najbardziej korzystnym zakresie dla BVB.
Rysunek №8
Jeśli dokonamy ekstrapolacji wykresu na rysunku 8 na Su-35 z odchylonym wektorem ciągu, jak można zmienić sytuację? Odpowiedź doskonale widać na wykresie – nie ma mowy! Ponieważ granica granicznego kąta natarcia (αadd) jest znacznie wyższa niż granica wytrzymałości samolotu. Te. elementy sterujące aerodynamiczne nie są w pełni wykorzystywane.
Rozważ poziomy wykres manewru dla wysokości 5000–7000 m, pokazany na rysunku 9. Najwyższa prędkość kątowa wynosi 10-12 st./s, a osiągana jest w zakresie prędkości 900-1000 km/h. Miło zauważyć, że właśnie w tym zakresie Su-27 i Su-35 mają decydujące zalety. Jednak te wysokości nie są najkorzystniejsze dla BVB ze względu na spadek prędkości kątowych. Jak w tym przypadku może nam pomóc ugięty wektor ciągu? Odpowiedź doskonale widać na wykresie – nie ma mowy! Ponieważ granica granicznego kąta natarcia (αadd) jest znacznie wyższa niż granica wytrzymałości samolotu.
Rysunek №9
Skąd zatem można czerpać korzyści z odchylonego wektora ciągu? Na wysokościach powyżej najkorzystniejszych i przy prędkościach poniżej optimum dla BVB. Jednocześnie głęboko poza granice ustalonego odwrócenia, tj. z wymuszonym skrętem, w którym energia samolotu jest już zużyta. W związku z tym OVT ma zastosowanie tylko w szczególnych przypadkach i przy dostawie energii. Takie tryby nie są tak popularne w BVB, ale oczywiście lepiej, gdy istnieje możliwość odchylenia wektora.
Przejdźmy teraz trochę do historii. Podczas ćwiczeń Czerwonej Flagi F-22 nieustannie wygrywał z samolotami czwartej generacji. Są tylko pojedyncze przypadki strat. Nigdy nie spotkał Su-27/30/35 pod Czerwoną Flagą (przynajmniej nie ma takich danych). Jednak Su-30MKI wziął udział w Czerwonej Flagi. Raporty konkursowe za rok 2008 są dostępne w Internecie. Oczywiście Su-30MKI miał przewagę nad pojazdami amerykańskimi, takimi jak Su-27 (ale bynajmniej nie ze względu na OVT i nie przytłaczającą). Z doniesień widać, że Su-30MKI na Czerwonej Flagi wykazywał z kolei maksymalną prędkość kątową w okolicy 22 st./s (najprawdopodobniej przy prędkościach w okolicy 800 km/h, patrz wykres),, F-15c wszedł z prędkością kątową 21 stopni/s (podobne prędkości). Ciekawe, że F-22 podczas tych samych ćwiczeń wykazywał prędkość kątową 28 st./s. Teraz rozumiemy, jak można to wyjaśnić. Po pierwsze, przeciążenie w niektórych trybach F-22 nie jest ograniczone do 7, ale do 9 (patrz Instrukcja użytkowania w locie dla Su-27 i F-15). Po drugie, ze względu na mniejsze obciążenie skrzydła i wyższy stosunek ciągu do masy, granice stałego skrętu na naszych wykresach dla F-22 przesuną się w górę.
Osobno należy zauważyć unikalną akrobację, którą mogą zademonstrować Su-35. Czy są tak przydatne w walce na bliskim dystansie? Za pomocą odchylonego wektora ciągu wykonywane są takie figury jak „Czakra Florowa” czy „Naleśniki”. Co łączy te liczby? Wykonuje się je przy niskich prędkościach, aby dostać się do przeciążenia operacyjnego, dalekiego od najbardziej opłacalnego w BVB. Płaszczyzna gwałtownie zmienia swoje położenie względem środka masy, ponieważ wektor prędkości, chociaż się przesuwa, nie zmienia się dramatycznie. Pozycja kątowa w przestrzeni pozostaje niezmieniona! Jaka jest różnica między rakietą a stacją radarową, że samolot kręci się wokół własnej osi? Absolutnie żaden, a jednocześnie traci energię do lotu. Może dzięki takim saltom zdołamy odpowiedzieć ogniem na wroga? Tutaj ważne jest, aby zrozumieć, że przed wystrzeleniem rakiety samolot musi zablokować cel, po czym pilot musi wyrazić „zgodę”, naciskając przycisk „enter”, po czym dane są przesyłane do rakiety i startu jest przeprowadzany. Jak długo to zajmie? Oczywiście więcej niż ułamki sekundy, które spędza się z „naleśnikami” lub „czakrami”, czy czymś innym. Co więcej, wszystko to odbywa się również przy ewidentnie traconych prędkościach i przy utracie energii. Ale możliwe jest wystrzelenie pocisków krótkiego zasięgu z głowicami termicznymi bez przechwycenia. Jednocześnie mamy nadzieję, że sam naprowadzacz pocisku przechwyci cel. W konsekwencji kierunek wektora prędkości atakującego powinien w przybliżeniu pokrywać się z wektorem wroga, w przeciwnym razie pocisk, dzięki bezwładności otrzymanej od nośnika, opuści strefę ewentualnego przejęcia przez namierzającego. Jednym z problemów jest to, że warunek ten nie jest spełniony, ponieważ wektor prędkości nie zmienia się dramatycznie podczas takich akrobacji.
Rozważ kobrę Pugaczowa. Aby to wykonać, konieczne jest wyłączenie automatyki, co jest już kontrowersyjnym warunkiem walki powietrznej. Kwalifikacje pilotów bojowych są co najmniej znacznie niższe niż asów akrobacyjnych, a nawet to trzeba robić z biżuterią w ekstremalnie stresujących warunkach. Ale to jest mniejsze zło. Cobra wykonywana jest na wysokościach w okolicach 1000 mi prędkości w zakresie 500 km/h. Te. samolot powinien początkowo poruszać się z prędkością mniejszą niż zalecana dla BVB! W konsekwencji nie może do nich dotrzeć, dopóki przeciwnik nie straci tej samej ilości energii, aby nie stracić swojej taktycznej przewagi. Po wykonaniu „kobry” prędkość samolotu spada w granicach 300 km/h (natychmiastowa utrata energii!) i mieści się w zakresie minimum ewolucyjnego. W związku z tym „Suszenie” musi przejść do nurkowania, aby nabrać prędkości, podczas gdy wróg zachowuje przewagę nie tylko w szybkości, ale także w wysokości.
Czy jednak taki manewr może przynieść niezbędne korzyści? Panuje opinia, że przy takim hamowaniu możemy pozwolić przeciwnikowi iść do przodu. Po pierwsze Su-35 ma już zdolność hamowania pneumatycznego bez konieczności wyłączania automatyki. Po drugie, jak wiadomo ze wzoru na energię lotu, konieczne jest zwalnianie przez wznoszenie, a nie w inny sposób. Po trzecie, we współczesnej walce, co przeciwnik powinien zrobić blisko ogona bez atakowania? Widząc przed sobą „suszenie”, wykonywanie „kobry”, o ile łatwiej będzie celować w zwiększony obszar wroga? Po czwarte, jak powiedzieliśmy powyżej, przechwycenie celu takim manewrem nie zadziała, a pocisk wystrzelony bez przechwycenia wejdzie w mleko powstałej bezwładności. Takie zdarzenie pokazano schematycznie na rysunku 17. Po piąte, chciałbym jeszcze raz zapytać, jak wróg zbliżył się tak blisko, nie będąc wcześniej zaatakowanym i po co „Kobra”, skoro można zrobić „Gorkę” oszczędzając energię?
Rysunek №10
W rzeczywistości odpowiedź na wiele pytań dotyczących akrobacji jest niezwykle prosta. Pokazy i pokazy pokazowe nie mają nic wspólnego z prawdziwymi technikami walki powietrznej w zwarciu, ponieważ są wykonywane w trybach lotu, które oczywiście nie mają zastosowania w BVB.
Na tej podstawie każdy musi sam stwierdzić, ile samolot generacji 4 ++ jest w stanie wytrzymać samolot piątej generacji.
W trzeciej części omówimy bardziej szczegółowo F-35 i T-50 w porównaniu z konkurentami.
