Индивидуальный раздел Гонопольский Н. Я. «Исследование влияния режимов МАО на режущую способность порошков с различными абразивными составляющими»

Со времени 1-го полета прошло немногим более 100 лет, но за это время самолетостроение сделало большой шаг вперед: от примитивных аэропланов, сделаных из деревянного каркаса, обшитого плотной тканью, до сверхзвуковых истребителей. В наше время наиболее передовые и сложные технологии применяются в новейших боевых самолетах. Данная тема является для меня интересной, так как самолеты я считаю искусством инженерной мысли.

Новые самолёты должны были иметь значительно более высокий боевой потенциал, чем их предшественники.

Основные характеристики истребителей пятого поколения:
* кардинальное уменьшение заметности самолёта в радиолокационном и инфракрасном диапазонах в сочетании с переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации, а также на режимы повышенной скрытности;
* многофункциональность, то есть высокая эффективность при поражении воздушных, наземных, надводных и подводных целей;
* наличие круговой информационной системы;
* полет на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа;
* сверхманевренность
* способность осуществлять всеракурсный обстрел целей в ближнем воздушном бою, а также вести многоканальную ракетную стрельбу при ведении боя на большой дальности;
* автоматизация управления бортовыми информационными и системами помех;
* повышенная боевая автономность за счет установки в кабине одноместного самолёта индикатора тактической обстановки с возможностью микширования информации (то есть одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе «картинок» от различных датчиков), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками;
* аэродинамика и бортовые системы должны обеспечивать возможность изменения угловой ориентации и траектории движения самолёта без сколько-нибудь ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгой координации и согласования движений управляющих органов;
* самолёт должен «прощать» грубые погрешности пилотирования в широком диапазоне условий полета;
* самолёт должен быть оснащён автоматизированной системой управления на уровне решения тактических задач, имеющей экспертный режим «в помощь летчику».

      В качестве одного из решений, обеспечивающих получение требуемых маневренных характеристик, рассматривалось применение крыла обратной стреловидности (КОС). Такое крыло, обеспечивающее определенные компоновочные преимущества по сравнению с крылом прямой стреловидности, пытались использовать в военной авиации еще в 1940-e годы.
      Первым реактивным самолетом с крылом обратной стреловидности стал германский бомбардировщик Юнкерс Ju – 287. Машина, совершившая первый полет в феврале 1944 года, была рассчитана на максимальную скорость 815 км/ч. В дальнейшем два опытных бомбардировщика этого типа достались СССР в качестве трофеев.
      В первые послевоенные годы в нашей стране велись и собственные исследования КОС применительно к скоростным маневренным самолетам. В 1945 году по заданию ЛИИ конструктором П.П.Цыбиным было начато проектирование экспериментальных планеров, предназначенных для отработки аэродинамики перспективных истребителей. Планер набирал высоту, буксируемый самолетом, а для разгона до околозвуковых скоростей пикировал, включая при этом пороховой ускоритель. Один из планеров, ЛЛ-З, вышедший на испытания в 1947 году, имел крыло обратной стреловидности и достигал скорости 1150 км/ч (М=0,95).
      Однако в то время реализовать преимущества такого крыла не удалось, т.к. КОС оказалось особо подвержено аэродинамической дивергенции потере статической устойчивости при достижении определенных значений скорости и углов атаки. Конструкционные материалы и технологии того времени не позволяли создать крыло обратной стреловидности, имеющее достаточную жесткость. К обратной стреловидности создатели боевых самолетов вернулись лишь в середине 1970-х, когда в СССР и США притупили к работам по изучения облика истребителя пятого поколения. Применение КОС позволяло улучить управляемость на малых полетных скоростях и повысить аэродинамическую эффективность во всех областях летных режимов. Компоновка с крылом обратной стреловидности обеспечивала лучшее сочленение крыла и фюзеляжа, а также оптимизировала распределения давления на крыле и ПГО. По расчетам американских специалистов, применение крыла обратной стреловидности на самолете типа F – 16 должно было привести к увеличению угловой скорости разворота на 14%, а радиуса действия – на 34%, при этом взлетно-посадочная дистанция сокращалась на 35%. Прогресс авиастроения позволял решить проблему дивергенции за счет применения композиционных материалов с рациональным расположением волокон, увеличивающим жесткость крыла в заданных направлениях.
      Однако создание КОС ставило ряд сложнейших задач, решить которые можно было лишь в результате проведения широкомасштабных исследований. Для этих целей в США по заказу BBC был построен самолет Груман X-29A. Машина, имевшая аэродинамическую схему "Утка", была оснащена КОС с углом стреловидности 35 X – 29A был чисто экспериментальной машиной и, разумеется, не мог служить прототипом для реального боевого самолета. В целях уменьшения стоимости в его конструкции широко использовались узлы и агрегаты серийных истребителей (носовая часть фюзеляжа и передняя опора шасси – от F – 5A, основное шасси – от F – 16 и т.п.). Первый полет экспериментального самолета состоялся 14 декабря 1984 года. До 1991 года две построенные машины выполнили, в общей сложности, 616 полетов. Однако программа X – 29A не принесла лавров ее инициаторам и расценивается в США как неудачная: несмотря на применение наиболее современных конструкционных материалов, американцам так и не удалось в полной мере справиться с аэродинамической дивергенцией, а КОС более не рассматривалось как атрибут перспективных ,истребителей ВВС и ВМС США (в частности, среди многочисленных компоновок, изучавшихся по программе JSF, самолеты с крылом обратной стреловидности отсутствовали).
      Фактически единственным летательным аппаратом с КОС, попавшим в серию, стала американская стратегическая крылатая ракета Хьюз AGM – 129 АСМ, предназначенная для вооружения бомбардировщиков В – 52. Однако применительно к этому ЛА выбор крыла обратной стреловидности был обусловлен, в первую очередь, соображениями малозаметности: радиолокационное излучение, отраженное от передней кромки крыла, экранировалось корпусом ракеты.
      Работы по формированию облика отечественного маневренного самолета с КОС велись крупнейшими авиационными научными центрами страны – ЦАГИ и СибНИА. В частности, в ЦАГИ продувалась модель самолета с КОС, выполненная на базе самолета МиГ – 23, а в Новосибирске изучалась компоновка СУ – 27 с крылом обратной стреловидности. Имевшийся научный задел и позволил ОКВ Сухого взяться за решение небывало сложной задачи создания первого в мире сверхзвукового боевого самолета с крылом обратной стреловидности. В 1996 году на страницы авиационной печати попала фотография модели перспективного истребителя с КОС, демонстрировавшейся руководству российских ВВС. В отличие от американского X – 29A, новая машина была выполнена по схеме «триплан» и имела двухкилевое вертикальное оперение. Наличие тормозного гака наводило на мысль о возможности корабельного базирования истребителя. На законцовках крыла размещались пусковые установки ракет класса «воздух – воздух».

      Летом 1997 года прототип истребителя пятого поколения ОКБ Сухого (также, как и его «соперник» МАПО – МИГ, известный как «1 – 42») уже находился на территории ЛИИ им.Громова в Жуковском. В сентябре начались скоростные рулежки, а уже 25 числа того же месяца самолет, поучивший рабочий индекс С – 37 и гордое имя «Беркут», пилотируемый летчиком-испытателем Игорем Вотинцеым, совершил свой первый полет. Следует отметить, что российская машина отстала от своего американского соперника – первою опытного истребителя Локхид-Мартин F – 22A «Рэптор» («Орел-могильник») лишь на 18 дней («Рэптор» выполнил свой первый полет 7 сентября, 14 сентября он вновь поднялся в воздух, после чего полеты прекратили до июля 1998 года, а F – 22A поставили на доработку).
      Попробуем составить представление о новом летательном аппарате ОКБ Сухого, опираясь на фотографии опытного самолета, а также немногочисленные материалы о С – 37, опубликованные на страницах российской и зарубежной печати.
      «Беркут&rlaquo; выполнен по аэродинамической схеме «продольный интегральный триплан», ставшей фирменной особенностью самолетов этого ОКВ. Крыло плавно сопрягается с фюзеляжем, образуя единую несущую систему. К особенностям компоновки относятся развитые крыльевые наплывы, под которыми помещены нерегулируемые воздухозаборники двигателей, имеющие в сечении форму, близкую к сектору круга.
      Планер самолета изготовлен с широким использованием композиционных материалов (КМ). Применение перспективных композитов обеспечивает повышение весовой отдачи на 20 – 25%, ресурса – в 1,5 – 3,0 раза, коэффициента использования материалов до 0,85, снижение трудозатрат на изготовление деталей на 40 – 60%, а также получение требуемых теплофизических и радиотехнических характеристик. В то же время опыты, проведенные в США в рамках программы F – 22, свидетельствуют о меньшей боевой живучести конструкций из углепластика по сравнению с конструкциями, выполненными из алюминиевых и титановых сплавов.
      Крыло истребителя имеет развитую корневую часть с большим (порядка 750) прямым углом стреловидности по передней кромке и плавно сопрягаемую с ней консольную часть с обратной стреловидностью (по передней кромке – порядка 200). Крыло оснащено флаперонами, занимающими более половины размаха, а также элеронами. Возможно, на передней кроме имеются и отклоняемые носки (хотя опубликованные фотографии самолета С – 37 не позволяют сделать однозначный вывод об их наличии).
      Цельноповоротное переднее горизонтальное оперение (ПГО) размахом около 7,5 м имеет трапециевидную форму. Угол его стреловидности по передней кромке – порядка 500. Заднее горизонтальное оперение относительно небольшой площади также выполнено цельноповоротным, с углом стреловидности по передней кроме порядка 750. Его размах – около 8 м.
      Двухкилевое вертикальное оперение с рулями направления крепится к центропланной части крыла и имеет «развал» во внешнюю сторону.
      Фонарь кабины С – 37 практически идентичен фонарю истребителя Су – 27. Однако на модели самолета, фотография которой попала на страницы зарубежной печати, фонарь выполнен беспереплетным, как и у американского «Рэптора» (это улучшает обзор, способствует снижению радиолокационной заметности, но затрудняет процесс катапультирования).
      Основные одноколесные опоры шасси С – 37 крепятся к фюзеляжу и убираются вперед по полету с разворотом колес в ниши за воздухозаборниками двигателей. Передняя двухколесная опора убирается в фюзеляж вперед по направлению полета. База шасси – приблизительно 8 м, колея – 4 м.
      В печати сообщалось, что опытный самолет оснащен двумя двигателями пермского НПО "Авиадвигатель" Д – 30Ф6 (2x15500 кгс, сухая масса 2х2416 кг), применяемыми, также, на истребителях-перехватчиках МиГ – 31. Однако в дальнейшем эти ТРДДФ, очевидно, будут заменены двигателями пятого поколения.
      Нет сомнений, что на новой машине применено наиболее современное бортовое оборудование, созданное отечественной промышленностью – цифровая многоканальная ЭДСУ, автоматизированная интегральная система управления, навигационный комплекс, в состав которого входит ИНС на лазерных гироскопах в сочетании со спутниковой навигацией и "цифровой картой", уже нашедшие применение на таких машинах, как Су – 30МКИ, Су – 32/34 и Су – 32ФН/34.
      Вероятно, самолет оснащен (или будет оснащен) интегрированной системой жизнеобеспечения и катапультирования экипажа нового поколения.

«Су – 47» Википедия. [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org
Научно-производственное предприятие «Полимаг» [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.airwar.ru
Современная авиация России [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://aviaros.narod.ru/su-47.htm

Гонопольский Николай Яковлевич

Факультет инженерной механики и машиностроения

Кафедра металлорежущих станков и систем

Специальность «Металлорежущие станки и системы»

Исследование влияния режимов МАО на режущую способность порошков с различными абразивными составляющими

Научный руководитель: д.т.н., проф. Полищук Владимир Сидорович

С – 37 (экспериментальный многоцелевой истребитель)

Причины выбора темы

Требования к истребителю 5-го поколения[2]

Появление и начало развития крыла обратной стреловидности.

Представление о С – 37

Тактико-технические характеристики [1]

Перечень использованных ссылок