Метод модернізації винищувачів 4-го покоління для підтримання їхньої боєздатності на сучасному рівні

Розглядається метод модернізації винищувачів 4-го покоління для досягнення надзвукової швидкості польоту на максимальному режимі роботи двигунів, як способу досягти тактичної переваги над новітніми винищувачами покоління 4+++ й наблизитися за бойовими можливостями до покоління 5.

Конструкція винищувачів 4-го покоління характеризується кількома особливостями:

висока тягоозброєність 1 і більше;
інтегральна конструкція фюзеляжу з великими напливами, що бере участь у створенні підіймальної сили й плавно поєднується з крилом;

5-те покоління характеризується:

висока тягоозброєність 1 і більше;
надзвукова крейсерська швидкість польоту на максималі двигунів;
технологія СТЕЛС, озброєння всередині літака;
пріоритетом пасивних датчиків з інтеграцією борта й «прозорою кабіною».

Покоління 4+++ характеризується переважно модернізацією електроніки розробками для 5-го покоління й обмеженим застосуванням технології СТЕЛС там, де це лишень можливо. Надзвукова крейсерська швидкість польоту на максималі двигунів можлива лише в разі заміни двигунів на більш потужні. До того ж така невелика надзвукова швидкість досягається лише в суто «спортивній» конфігурації, без підвішених під крилом ракет, або з їх мінімальною кількістю.

Вся описана вище модернізація покоління 4 в 4+++ коштує майже так само як і сам уживанний літак покоління 4. Надзвукова крейсерська швидкість польоту на максималі двигунів, як важлива тактична перевага для завоювання панування в повітрі залишається недосяжною.

При цьому навіть поверхневий аналіз можливостей перехоплення винищувачем з дозвуковою крейсерською швидкістю цілей, що летять з надзвуковою швидкістю, показує, що через дуже велику витрату палива, що викликано необхідністю використання форсажних режимів роботи двигунів, його радіус дії значно зменшується. Й справді, в умовах, коли ціль з`являється несподівано, радіус дії існуючих маневрових винищувачів при швидкості польоту близько М=1.6 складає менше однієї чверті радіусу дії будь-яких літаків з надзвуковою крейсерською швидкістю. Це означає, що зона перехоплення у нинішніх винищувачів у 16 разів менша ніж у перспективних ^[1]. Це якраз стосується наших винищувачів, наприклад МиГ-29 покоління 4.

Відповідно до вищевикладеного проаналізуємо, чи може МиГ-29 виконувати вимогу надзвукового польоту на максимальному режимі роботи двигунів? Діапазон можливих швидкостей і висот польоту літака МиГ-29 при роботі двигунів на режимі повного й мінімального форсажу й на максималі в польотній конфігурації зі штатним варіантом озброєння (2хК-73+2хАПУ-27) для середньої маси Мсер=13000 кг показана на Рис. 1, ліворуч.

Права межа діапазону визначається енергетичними можливостями літака, тобто рівністю існуючої й потрібної тяги ^[2]. З Рис, 1. ліворуч видно, що існуюча тяга двох двигунів Р-33 на максималах розганяє літак до високої дозвукової швидкості.

Рис. 1, ліворуч - діапазон можливих швидкостей і висот горизонтального сталого польоту, праворуч – висотно-швидкісна характеристика двигунів на режимі максимал.

З Рис. 1, праворуч видно, що на Н=11 км при М=1.7 існуюча тяга одного двигуна на режимі максимал складає близько 2500 кг [3]. Існуюча тяга двох двигунів на режимі максимал 5000 кг. Тобто існуюча тяга двигунів розганяє МиГ-29 до високої надзвукової швидкості, проте недостатня для усталеного надзвукового польоту.

Отже, потрібно зменшити аеродинамічний опір літака. Емпірична формула показує, що в польоті крило й хвостове оперення створює близько 2/3 аеродинамічного опору. Близько 1/3 аеродинамічного опору створює фюзеляж. МиГ-29 близько 40% своєї підіймальної сили створює саме фюзеляжем разом з крилом, причому на кутах атаки понад 17 градусів роль фюзеляжу й кореневих напливів значно зростає ^[3]. Тому потрібно відстикувати півкрила й сформувати нове переднє горизонтальне оперення.

Експерименти показали, що при числі М менше 0.85 опір інтерференції оперення невеликий, проте зі збільшенням швидкості до звукової він різко зростає ^[4]. Тому необхідно так перекомпонувати хвостове оперення, щоб зменшити його аеродинамічний опір. У той же час емпірична формула показує, що модернізація аеродинамічного компонування (відстикування крила й стабілізатора) зменшує аеродинамічний опір на близько 2/3. Отже, таке значне зменшення аеродинамічного опору дозволить досягати високих надзвукових швидкостей на максимальному режимі роботи двигунів.

Потрібно також збільшити запаси палива на борту й конформно розмістити озброєння для зменшення його аеродинамічного опору. У випадку МиГ-29 додатково потрібне перекомпонування для зменшення втрат на балансування. Для модернізації за цим методом Су-27, F-16, F-18, «Rafal» це не потрібно.

Літак, який позбавлено крил, завдяки інтегральному компонуванню фюзеляжа добре літає на надзвукових і високих дозвукових швидкостях польоту. На режимах зльоту-посадки йому буде потрібна додаткова підіймальна сила.

Dassault Aviation Mirage Milan має додаткові дві такі, що прибираються й випускаються, підіймальні поверхні («вуса») з профілем St-Cyrl156, довжиною по 80 см, площею 0.6 м2. Вони дають можливість зменшити довжину розбігу на 300 м, або збільшити злітну вагу на 1000 кг. Спеціальні дослідження «вусів» дозволили визначити їх оптимальну аеродинамічну конфігурацію відповідно до наступних ознак: «вуса» мають мати форму, що близька до прямокутної, велике подовження, їх має бути виготовлено з товстих профілів значної кривизни, вони повинні мати дві стаціонарні щілини – за переднім і перед заднім краєм. ^[5].

Рис. 2. Ліворуч «вуса» в носовій частині Dassault Aviation Mirage Milan, праворуч один із варіантів аеродинамічного компонування модернізованого МиГ-29

У випадку МиГ-29 такі «вуса» доцільно розмістити на стійках шасі – вони будуть прибиратися й випускатися разом з ними. Саме за вищеописаним принципом можна надати модернізованому за таким методом винищувачу МиГ-29 додаткову підіймальну силу на режимах зльоту й посадки.

Висновки:

Інтегральне компонування, властиве всім винищувачам 4-го покоління при котрому фюзеляж так поєднано з крилом, що сам створює значну підіймальну силу, дозволяє модернізувати за вищеописаним методом всі винищувачі 4-го покоління для досягнення ними надзвукової швидкості на максимальному режимі роботи двигунів і підтримати тим самим їхню боєздатність на сучасному рівні, чим отримати тактичну перевагу над винищувачами покоління 4+++.
Така модернізація можлива коштом аеродинамічного й конструктивного перекомпонування винищувача.
Вартість такої модернізації порівняно невелика у порівнянні з модернізацією в 4+++, проте боєздатність, як це описано вище, збільшується в рази.
Такий метод модернізації прийнятний до всіх винищувачів 4-го покоління типу МиГ-29, Су-27, F-16, F-18, "Rafal" тощо.

Список літератури

[1]. Техническая информация.№ 23, декабрь 1977. – 29 с.

[2]. Учебное пособие по самолету МИГ-29, ММЗ им. А.И.Микояна, М., 1984 – 251 с.

[3]. Практическая аэродинимика самолета МиГ-29. Учебное пособие.

[4]. Техническая информация. №4, февраль 1979. – 17 с.

[5]. Мираж Милан – [Електронний ресурс] – Режим доступу http://www.airwar.ru/enc/xplane/milan.html