Крыло с обратной стреловидностью

[BR=30=Yaroslav]

С легкой руки журналистов самолет ОКБ Сухого с обратной стреловидностью крыла записали в прототип российского истребителя пятого поколения. А ведь изначально это был совсем другой, уникальный проект российского палубного истребителя.

К 1970-м годам СССР пришел к выводу, что невозможно считать себя морской державой, не имея авианосцев. Советские большие противолодочные корабли с небольшим количеством самолетов вертикального взлета и посадки не в счет. Поэтому в 1977 году в СССР развернулись работы по проектированию тяжелых авианесущих крейсеров (по сути являющихся настоящими авианосцами) проектов 1143.5, 1143.6 и 1143.7. Масштаб и стоимость работ по созданию полноценного авианосца и палубной авиации для него специалисты сравнивают разве что с проектами первой атомной бомбы или запуском человека в космос. Поэтому неудивительно, что первые корабли были «сырыми».

В частности, было понятно, что на момент схода со стапелей первого советского авианосца проекта 1143 «Адмирал Кузнецов» отечественные палубные катапульты для самолетов не будут готовы. В лучшем случае они успевали к спуску первого советского атомного авианосца «Ульяновск» – на нем планировалось установить четыре паровых катапульты. Да и вообще, работа катапульт в наших северных широтах с постоянным намерзанием пара вызывала большие сомнения. Поэтому на первых советских авианосцах – «Адмирал Кузнецов» и «Варяг» – решили применить оригинальную идею – взлет самолета со специального трамплина-рампы. Говорят, как-то на международной оружейной выставке заместителя генерального конструктора КБ Сухого Олега Самойловича спросили, а какова, собственно, кривизна поверхности рампы. «Это самый главный секрет советского авианосца», – последовал ответ. Удалось лишь выпытать, что это кривая третьего порядка. Когда самолет сходит с рампы, он находится в идеальном угле атаки при скорости 180–200 км/ч (для Су-27). Рампа оказалась настолько удачной, что с нее взлетели и другие ранее сугубо «сухопутные» самолеты: МиГ-29К и штурмовик Су-25.

Останется только один

Выбор советского основного палубного самолета – почти детективная история. Чтобы разобраться в ней, нужно определиться, что такое основной палубный самолет. Для этого надо ответить, а что такое советский авианосец и какие задачи он решает. В США авианосец – прежде всего ударный корабль, где истребители играют второстепенную роль противовоздушного прикрытия. Основа же группировки – два крыла ударных штурмовиков и ударных самолетов.

В СССР авианосцу отвели роль гигантского корабля ПВО с основной задачей защиты корабельных соединений от атак с воздуха. Прежде всего – района развертывания подводных ракетоносцев в Северном Ледовитом океане. Почему – не спрашивайте нас. Хотя, будем справедливы, начались работы и над палубной модификацией нашего основного штурмовика Су-25. Велись также разработки недостающих элементов палубной авиации: спасательных вертолетов и самолетов дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО) Як-44Э, идеологически повторяющих американские Е-2С «Хокай». Но главная интрига была в том, какой из двух самолетов – Су-27 или МиГ-29 – займет основное место на авианосце. Американский авианосец имеет водоизмещение около 90 000 т и может нести порядка 100 летательных аппаратов. В первоначальном виде советский проект предусматривал стандартное водоизмещение 55 000 т (оно определялось размером самого большого стапеля Черноморского судостроительного завода в Николаеве) и 52 летательных аппарата на борту (18 Су-27, 18 МиГ-29 и 16 вертолетов Ка-27, в том числе три вертолета радиолокационного дозора и два поисково-спасательных). МиГ-29К должен был оборонять наши корабли от воздушного нападения в ближней зоне и уничтожать вражеские надводные корабли, а Су-27К – обеспечивать противовоздушную оборону на дальних рубежах. Но позднее было принято решение сократить количество типов самолетов на палубе – в итоге истребитель должен был остаться один.

По логике вещей, победить должен был многоцелевой МиГ-29, поскольку он компактнее, что очень важно для палубного самолета. Для того чтобы победить конкурента, у Су-27 сделали складывающиеся крылья.
МиГ ответил тем же, сохранив лидерство по компактности. «Сухие», стараясь уменьшить размеры, постоянно сдвигали ось складывания крыла к фюзеляжу, пока не стали цеплять концами сложенных крыльев потолок ангарной палубы. Рассматривались варианты и с вовсе экзотическими схемами с двумя осями складывания. Предлагалось даже оставить нескладываемое крыло с раскладыванием в горизонтальное положение килей, что позволяло складировать самолеты друг над другом на стеллажах в виде гигантского сэндвича! Но в итоге сложили крыло, причем настолько сильно, что вслед за ним пришлось складывать и выпирающее горизонтальное оперение!

Во время испытаний на палубу «Адмирала Кузнецова» сели и Су-27, и МиГ-29, и даже Су-25. Тем не менее победил Су-27, в первую очередь благодаря сильным пробивным качествам генерального конструктора «Сухого» Михаила Симонова. (Просто заметим, что индусы выбрали для своего авианосца МиГ-29).

Самолет

Разработка палубного самолета не сводится к простой установке механизма складывания крыла и тормозного крюка. По сути, всю машину перепроектируют заново. В первую очередь это объясняется упрочнением самолета из-за роста посадочных нагрузок. Обычный самолет заходит на посадку (уровень глиссады) под углом 30 с последующим выравниванием почти до 00, палубный – под углом 40 без выравнивания, что означает в 2–3 раза большую вертикальную скорость снижения. У специалистов есть более точный термин – ударная посадка. Чтобы после нее самолет не развалился на части, требуется усилить весь его каркас, а также сделать другие шасси – даже на фотографиях видно, что они визуально больше стандартных. Носовая стойка палубного Су-27К двухколесная вместо стандартной одноколесной. Нужно усилить мотогондолы. Вы представьте - "обычный" самолет, рассчитанный на "обычные" нагрузки (основные расчетные нагрузки на планер - полетные, а не взлетно-посадочные), нужно приспособить к посадке на палубу: приложить к самому хвосту тормозящую силу в десятки тонн, и учесть ударную перегрузку при касании палубы - 2-4g, причем эти перегрузки действуют почти совместно, при каждом полетном цикле. При такой модернизации невозможно усилить только отдельные узлы, приходится усиливать (а следовательно, и перетяжелять) весь каркас. Иногда это сделать просто невозможно, не изменив конструктивно-силовую схему агрегата. Яркий пример - наличие двух силовых стыков крыла Су-33. Есть и масса других проблем при модификации сухопутного самолета в палубный. Их совокупный эффект таков, что проще и дешевле (но не быстрее) сделать новый палубный самолет. Список можно продолжать до бесконечности. Чтобы хоть как-то сохранить взлетные характеристики, пришлось поставить горизонтальное переднее оперение – впервые на серийной советской машине; усилить механизацию крыла – вместо флапперона установить двухсекционный однощелевой (с увеличенным до 45град. углом отклонения) закрылок и зависающий элерон. В итоге даже потяжелевшая машина сходила с рампы при скорости 147–149 км/ч без просадки.

Несмотря на то что баки располагались даже в поворотных частях крыла, горючего для длительного патрулирования не хватало – на Су-27К, впервые в семействе Су-27, штанга дозаправки в воздухе стала штатным оборудованием. В итоге, по мнению авиаконструкторов, «самолет получился шикарным».

Корабельный модифицированный

Практически все лавры, а соответственно, и заказы на самолеты четвертого поколения уходили «Сухим». Поэтому неофициально считалось, что разработку истребителя пятого поколения – проект И-90 (истребитель 1990-х) – следует без конкурса отдать МиГу, чтобы хоть как-то сохранить паритет среди авиапроизводителей. Симонов же придумал асимметричный ответ – он договорился с корабелами на заказ палубного истребителя пятого поколения!

Первые советские самолеты для авианосцев делались, как и сами авианосцы, в авральном порядке и представляли по своей сути морскую адаптацию обычных «наземных» истребителей и штурмовиков. Между тем авианосец – гораздо более долгоживущий тип вооружения, чем самолеты. Его ресурс (30–50 лет) определяется прежде всего моральным старением, а жизненный цикл самолета – 25–30 лет. Поэтому, как правило, за свою жизнь авианосцы успевают пережить смену 2–3 поколений самолетов, которые во всем мире проектируются специально под авианосцы. Было понятно, что советским авианосцам, которые планировалось строить серийно, лет через 15–20 потребуется замена палубных Су-27К, и у Симонова такой самолет как раз будет! Этот истребитель должен был совершить первый полет в 1995 году, а к настоящему времени вовсю поступать на вооружение многочисленных советских авианосцев.

Чтобы особо не афишировать данный амбициозный проект, самолет получил обозначение Су-27КМ (корабельный модифицированный), хотя общим с Су-27 у него был лишь один элемент – фонарь кабины пилота.

Морская авиация

Поскольку серьезно увеличивать размеры авианосцев не планировалось, к самолету были предъявлены универсальные требования: он должен был выполнять функции как перехватчика, так и ударного самолета, то есть быть многоцелевым. Это означало неизменное увеличение массы – аппарат получался тяжелым, с максимальным взлетным весом под 40 т. Вдобавок не было уверенности, что на момент его появления будут решены проблемы с отечественными катапультами, а значит, взлетать ему придется с рампы. В воздушном бою он должен был превосходить основного морского конкурента – американский F-14D SuperTomcat. Самолет изначально создавался с учетом технологии «Стелс», поэтому вся боевая нагрузка размещалась внутри фюзеляжа, а кили были «завалены» внутрь.

Самолет сразу создавался как корабельная машина (заметим, впервые в СССР), поэтому на нем было много чисто морских примочек. Например, отделяемая кабина. Статистика боевых действий корабельной авиации показывала, что летчик погибал в первые сутки нахождения в воде, поэтому проблему спасения простое катапультное кресло не решало. Отделяемая герметичная кабина Су-27КМ спасала пилота даже при отделении на глубине 10 м и могла поддерживать жизнедеятельность летчика около трех суток. Для большей переносимости перегрузок при маневрировании спинка кресла пилота была наклонена назад на 30 град., против 17 град. у обычных самолетов. Управляться же самолет должен был джойстиком, установленным справа. Предусматривалось поворотное в вертикальной плоскости плоское сопло.

В общем, самолет получался завидным. Оставалась, правда, одна почти нерешаемая проблема – как поднять все это в воздух без катапульты?

Коленками назад

Был придуман нигде ранее не применявшийся способ – баллистический взлет. Смысл его в том, что самолет сходит с рампы и летит, подобно брошенному камню, по баллистической траектории. Правда, в отличие от камня, с работающими на форсаже двигателями. Достигнув пика траектории, самолет начинает «просаживаться» вниз, причем просадка может достигать 15 м от верхней точки траектории, но за счет возрастающей скорости и очень большого угла атаки крыло «подхватывает» машину, и в нисходящей ветви траектории, примерно на уровне среза рампы, баллистическая траектория переходит в нормальный полет с набором высоты. Проблема состояла в том, что при таком старте при сходе с рампы крыло выходило на большие углы атаки, происходил срыв потока, и самолет просто падал в воду. Выход был один – крыло обратной стреловидности, которое позволяло выходить на большие углы атаки без угрозы сваливания. У «Сухого» уже имелся опыт проектирования легкого (до 20 т) однодвигательного истребителя с таким крылом – проект С-22.

Считалось, что на этом проекте Симонов до совершенства «откатал» технологию крыла обратной стреловидности. С-22 был выполнен по схеме «утка» с КОС, имел один двигатель и взлетный вес в пределах 20-24 тонны. По нему был выпущен полный комплект рабочей документации. Однако в ходе проектирования самолета выяснилось, что конструкция машины перетяжелена. Это потребовало радикального пересмотра проекта, создания фактически нового истребителя. Учтя опыт работ и основываясь на имеющемся научно-техническом заделе, в ОКБ им.П.О.Сухого приступили к разработке нового двухдвигательного истребителя с КОС, получившего индекс «С.32». Разработку проекта возглавил главный конструктор М.А.Погосян. По одному из вариантов С.32 предполагалось оснастить двумя ТРДДФ РД-79М (2 х 18.500 кгс) с системой управления вектором тяги (модернизированный вариант двигателя РД-79, созданного для самолета вертикального взлета и посадки Як-141). В дальнейшем было принято решение установить на истребитель двигатели пятого поколения АЛ-41Ф (2 х 20.000 кгс), снабженные системой УВТ. С новыми ТРДДФ он получил бы способность совершать длительный крейсерский полет на сверхзвуковой скорости без использования форсажа.
При создании самолета С.32 самое серьезное внимание уделялось вопросам снижения радиолокационной заметности (в этой области ОКБ им.П.О.Сухого располагало значительным опытом, полученном в ходе разработки тяжелых бомбардировщиков, в частности - самолета Т-4МС).
Определенный вклад в формирование облика истребителя с КОС внес генеральный конструктор НПО «Звезда» Г.И.Северин, предложивший принципиально новую концепцию катапультного кресла изменяемой геометрии, обеспечивающего летчику возможность ведения маневренного воздушного боя со значительно более высокими, чем на прежних истребителях, перегрузками. Это позволяло максимально использовать маневренные преимущества самолета с крылом обратной стреловидности.
Программа строительства авианосцев в СССР набирала обороты (два авианосца - «Тбилиси» и «Варяг» уже были на плаву, атомный «Ульяновск» уже был заложен), поэтому у палубной авиации перспективы были хорошие. На палубный вариант истребителя, названного Су-27КМ (!) и был выпущен аванпроект в 1988 г. Он был предложен ВМФ как глубокая модификация Су-27К (Су-33). Необходимость превосходства нового самолета над самым современным на тот момент аналогом - F-14D определила установку двух двигателей и максимальный взлетный вес - до 40 тонн.

Но взлет столь тяжелого самолета с рампы был сложен, а катапульта должна была появиться только на «Ульяновске». Была также проблема с креплением катапульты к передней стойке самолета - на Су-27К стойка имеет задний подкос, который при разгоне работал на растяжение, в то время как из-за компоновки на Су-27КМ подкос передней стойки был спереди, и работал на сжатие. Поэтому основным режимом должен был быть взлет с рампы. Но расчеты показывали, что самолет не успевает набрать необходимую скорость при разгоне по палубе без катапульты, необходимой для взлета без просадки ниже обреза палубы. Тут и должно было выручить КОС, имеющее более высокие несущие способности на больших углах атаки, к тому же на КОС срыв начинался с более высоких углов. Все это позволило реализовать баллистический взлет с рампы, т.е. в момент схода с рампы подъемная сила крыла еще меньше веса самолета, и он движется не как самолет, а как брошенный камень, по баллистической траектории (с углами атаки, близкими к критическим для КОС), продолжая разгон за счет работающих на форсаже двигателей. Достигнув пика траектории, самолет начинает просаживаться вниз , причем просадка могла быть 10-15 метров от верхней точки траектории, но на счет возрастающей скорости и очень большого угла атаки КОС «подхватывало» машину, и в нисходящей ветви траектории, примерно на уровне среза рампы, баллистическая траектория переходила в нормальный полет с набором высоты.

Вот так появилась схема КОС с развитой механизаций и двойным оперением, т.к. сорокатонный самолет с обычным крылом при взлете с рампы просто бы падал за борт - несущих свойств на больших углах атаки обычного крыла не хватало для создания требуемой подъемной силы. Сваливание у обычного крыла начинается при меньших углах атаки по сравнению с КОС. Машина должна была иметь посадочный гак и складываемые консоли крыла. Предполагалось использовать элементы СТЭЛС в облике машины - для этого, в частности, кили были наклонены внутрь. Самолет планировалось оснастить БРЛС с ФАР.

У крыла такой конфигурации появился и дополнительный плюс. В идеале при складывании крыла оно должно «ломаться» по технологическому стыку. Однако у Су-27КМ крыло складывалось не перпендикулярно фюзеляжу, как у всех палубных самолетов традиционной схемы, а вперед, как уши у собаки-овчарки, что возможно только при наличии крыла обратной стреловидности.

Основными преимуществами данной компоновки являются:
-значительное увеличение аэродинамического качества при маневрировании, особенно при малых скоростях;
-большая подъемная сила по сравнению с крылом прямой стреловидности, имеющим одинаковую площадь, а, следовательно, и большая грузоподъемность (до 30%);
-увеличение дальности полета на дозвуковых режимах за счет меньшего балансировочного сопротивления:
-лучшая управляемость на малых дозвуковых скоростях (и, как следствие, улучшение ВПХ);
-улучшение условий работы крыльевой механизации (что также сокращает взлетную и посадочную дистанции);
-меньшая скорость сваливания;
-улучшенные противоштопорные характеристики;
-увеличение внутренних объемов планера, особенно в местах стыка крыла и фюзеляжа, что обеспечивает лучшие -условия для формирования внутренних грузоотсеков.

Ложка дегтя

В общем, самолет получался идеальным. Существовало лишь два «но».
Дело в том, что выдерживать колоссальные нагрузки на изгиб, испытываемые крылом обратной стреловидности, способно только крыло, выполненное по композитной технологии с использованием углепластиков, где со скручиванием боролись путем направленной намотки углеволокна. Главный недостаток этого материала – его неремонтопригодность. Разрыв карбоновых волокон невозможно ликвидировать, и он ведет к принципиальным изменениям свойств материала. Поэтому поврежденные углепластиковые компоненты всегда приходится менять целиком, как, например, в гоночных болидах «Формулы-1». Пулевые и осколочные пробоины на боевых самолетах, как правило, оперативно заделывают на земле. МиГ-25, изготовленный из стали, позволяет заваривать повреждения даже обычной электросваркой. Теоретически, поврежденное углепластиковое крыло Су-27КМ можно было бы поменять целиком. Только вот до аэродрома такой самолет вряд ли дотянет – при колоссальных нагрузках потерявшее прочность крыло от первого же снаряда мгновенно разрушится в воздухе. Удалось ли инженерам ОКБ Сухого решить эту проблему, неизвестно.
Другим недостатком схемы была неприемлемая аэродинамическая тряска. Возникала она при встрече двух набегающих вихревых потоков: одного - с носка крыла, другого - с околофюзеляжных наплывов. В ходе испытаний экспериментальных самолетов X-29, созданных американской компанией Grumman Aircraft Corporation и проходивших испытания с 1984-го по 1992 год на базе «Эдвардс» в Калифорнии, средства для борьбы с этим явлением так и не были найдены. Победить тряску рассчитывали при помощи отработанной на серийных Су-27 и МиГ-29 технологии отклоняемого носка передней кромки крыла, которую применяли и на С-22.
В мае 1989 года разработка Су-27КМ была прекращена решением Военно-промышленной комиссии. ОКБ Сухого продолжило работы за свой счет и в начале 1990-х годов совместно с Иркутским авиационным заводом построило всего одну летающую экспериментальную машину, получившую индекс C-37 и прозванную в прессе «Беркутом». Она лишь отдаленно напоминала исходный Су-27КМ и была ошибочно причислена к пресловутым самолетам пятого поколения.

___________________________________________

А была ли советская паровая катапульта?

Необходимо заметить, что старт с трамплина имеет даже ряд преимуществ перед традиционным для западных авианосцев катапультным способом взлета. При срабатывании механизма катапульты поршень парового цилиндра с челноком, за который специальными узлами передней опоры шасси "зацепляется" палубный самолет, начинает перемещение вперед по ходу корабля с большим ускорением, разгоняя самолет до скорости около 300 км/ч, после чего тот сходит с палубы, увеличивает угол атаки, что сопровождается "просадкой" машины по траектории (при сходе с палубы значения углов наклона траектории и атаки обычно близки к нулевым), и переходит в набор высоты. В связи с тем, что ход поршня катапульты ограничен (обычно примерно 90 м), достичь потребной скорости можно только с большими продольными перегрузками (до 4.5), которые тяжело переносятся летчиками и нередко приводят к потере координации движений и иногда даже к кратковременной потере сознания.

При взлете с носового трамплина скорость отрыва самолета не превышает 180-200 км/ч при длине разбега 100-180 м, поэтому летчик испытывает небольшие продольные перегрузки и полностью контролирует ситуацию. С другой стороны, старт с трамплина, происходящий при относительно невысоких скоростях поступательного движения, диктует более строгие требования к тяговооруженности летательного аппарата, характеристикам его устойчивости и управляемости. Двигатели выводятся на взлетный (или чрезвычайный) режим еще до начала разбега. При этом, чтобы удержать самолет на месте до получения разрешения на взлет, пошли на применение специальных устройств, препятствующих преждевременному страгиванию машины, - задержников, представляющих собой выпускаемые из-под палубы упоры для колес основных опор шасси. Чтобы предотвратить возможное повреждение надстроек корабля и стоящих позади летательных аппаратов горячими газами работающих на максимальных режимах двигателей самолетов, в составе авиационно-технических средств корабля (АТСК) предусматривались три подъемных охлаждаемых газоотражательных щита.

В пользу трамплина свидетельствовал и один из неустранимых недостатков катапульты, проявляющийся в высоких широтах (а именно на Северном флоте планировалось эксплуатировать новый ТАВКР). Суть его в том, что вследствие неизбежного травления пара из ствола разгонного трека катапульты, могут образовываться наледи, приводящие к заклиниванию поршня и, соответственно, к отказу всего устройства. Вместе с тем катапульта обладала большей универсальностью: трамплин не мог обеспечивать взлет самолетов с максимальной массой в штиль или с режима "стоп".

Необходимость создать тренировочную базу для палубной авиации назревала с кристаллизацией авианосцев. Значительным импульсом стал визит делегации ВМФ СССР в США в 1975 году. Во время этой поездки советские военные посмотрели учебный центр Лейкхерст и авианосец «Лексингтон». В 1977 году началось строительство отечественного наземного испытательного и учебно-тренировочного комплекса корабельной авиации «НИТКА». Считается, что проектировщики взлетно-посадочного оборудования техническими сведениями по аналогичному американскому полигону не располагали. Этот комплекс, расположенный недалеко от города Саки в Крыму, по сути был подземным трехпалубным авианосцем, встроенным в аэродром. На «наземной палубе» длиной 290 м установили два трамплина с углами схода 8 и 14 град., командно-диспетчерский пункт и радиомаяки, а также паровую катапульту длиной 90 м, с диаметром цилиндров 500 мм и аэрофинишер, соединенные с мощными паросиловыми и гидравлическими установками. Огромный паровой котел генерировал пар под давлением 64 атм. и температуре 470 град.С, который подавался по трубопроводам, обеспечивая плавный разгон самолета. После разгона пар конденсировался и возвращался в систему. Масса только основных конструкций комплекса превышала вес большого современного нефтетанкера водоизмещением 50 000 т. Кстати, палуба «земляного авианосца» могла раскачиваться, имитируя волнение моря.

В 1982 году успешно прошли испытания разгонного устройства (катапульты), аэрофинишеров и аварийного барьера. Ура! Наконец-то в СССР появилась своя современная катапульта! Этот комплекс можно смело назвать выдающимся техническим достижением своего времени. Однако недостаточное финансирование привело к тому, что все работы по катапультам и катапультным версиям самолетов СУ-27 и СУ-25 пришлось свернуть. Вторую катапульту ввести в строй не удалось. Сотрудники комплекса спасали единственную действующую катапульту на свой страх и риск, мотивируя свои действия тем, что она нужна для испытаний аэрофинишеров. Казалось, еще немного, и все изменится к лучшему. Но произошел развал СССР, «НИТКА» оказалась на территории независимой Украины, потом начался экономический кризис, и развитие военного флота прекратилось.

В результате длительного анализа всех "за" и "против" катапульты и трамплина, чаша весов склонилась к последнему, и он стал неотъемлемой частью корабля проекта 1143-5. Этот проект в окончательной конфигурации был утвержден в 1982 г. Главным конструктором ТАВКР назначили П.А.Соколова, однако вскоре его сменил Л.В.Белов, который и возглавил все работы по кораблю вплоть до сдачи его флоту.

___________________________________________

Что такое крыло обратной стреловидности

Попытки использовать ее предпринимали еще в середине 40-х гг. - Ju-287 (Германия), ЛЛ-3 П.В.Цыбина.
Для того чтобы ответить на вопрос, зачем нужна обратная стреловидность крыла, нужно пояснить, для чего вообще нужна стреловидность. Дело в том, что при движении на скоростях полета свыше 450 км/ч к обычному сопротивлению воздуха, который пропорционален квадрату скорости, начинает примешиваться и волновое сопротивление. Не вдаваясь в дебри газовой динамики, поясним, что волновое сопротивление – результат затрат энергии на образование ударных волн при сверхзвуковом течении газа. Возникает вопрос: почему волновое сопротивление появляется уже при 450 км/ч, тогда как скорость звука в воздухе около 1190 км/ч? Все просто: и на скоростях полета, много меньших скорости звука, некоторые потоки воздуха могут обтекать планер со сверхзвуковыми скоростями.

Волновое сопротивление резко увеличивается при приближении скорости самолета к скорости звука, в несколько раз превышая сопротивление, связанное с трением и образованием вихрей. Своего максимума волновое сопротивление достигает при небольших сверхзвуковых скоростях (так называемый волновой кризис), после чего начинает постепенно уменьшаться. Волновое сопротивление напрямую зависит не только от скорости, но и от формы тела. Так вот, стреловидное крыло сильно помогает бороться именно с волновым сопротивлением.

Но стреловидное крыло имеет один существенный недостаток: при сравнительно небольших углах атаки на его концах возникает срыв потока (концевой эффект стреловидного крыла), что ведет к уменьшению подъемной силы. На авиашоу при выполнении современными истребителями фигур высшего пилотажа можно увидеть белые полосочки, тянущиеся с концов крыльев. Это не дым, а инверсионный след, остающийся при срыве потока на конце крыла. Дальнейшее увеличение угла атаки при маневрировании ведет к распространению срыва потока по всему крылу, потере управляемости и сваливанию самолета в штопор. Проблему эту решали по-разному – например, устанавливая на крыльях специальные гребни, которые препятствовали распространению срыва по крылу.

Крыло с обратной стреловидностью частично лишено этого недостатка. Во-первых, в нем нет концевых срывов, и, следовательно, подъемная сила его выше. Во-вторых, срыв потока на больших углах атаки у такого крыла возникает сначала в корневой части крыла, не нарушая работу элеронов, оставляя самолет управляемым.

Но не все так просто. При создании крыла обратной стреловидности возникли сложные проблемы, в первую очередь связанные с упругой дивергенцией (а попросту говоря – скручиванием с последующим разрушением крыла). Продуваемые в сверхзвуковых трубах крылья из алюминиевых и даже стальных сплавов разрушались. Попытки увеличения жесткости крыла, имеющего традиционную металлическую конструкцию, приводили к недопустимому возрастанию массы.

Лишь в 1980-х годах появились композитные материалы, позволившие бороться со скручиванием. Такая технология была применена на двух экспериментальных самолетах X-29, созданных американской компанией Grumman Aircraft Corporation и проходивших испытания на базе Эдвардс в Калифорнии с 1984 по 1992 год.

Испытания показали, что крыло обратной стреловидности обеспечивает значительное увеличение аэродинамического качества при маневрировании, особенно на малых скоростях; большую, по сравнению с крылом прямой стреловидности, подъемную силу, а следовательно, и большую относительную грузоподъемность; увеличение дальности полета на дозвуковых режимах за счет меньшего балансировочного сопротивления; лучшую управляемость на малых дозвуковых скоростях (и, как следствие, улучшение взлетно-посадочных характеристик); меньшую скорость сваливания в штопор. По оценкам американских специалистов, замена на самолете типа F-16 обычного крыла на крыло обратной стреловидности должна была привести к увеличению угловой скорости разворота на 14%, а боевого радиуса действия на 34%. При этом взлетно-посадочная дистанция сокращалась на 35%. Однако дальше экспериментов дело не пошло. Мало того, Grumman проиграла все конкурсы на перспективный истребитель для ВВС США.

Наследник: Су-47 (С-37) «Беркут»

Первоначально, до 1991 года, совместно с Иркутским авиазаводом предполагалось построить несколько опытных машин С.32 (для летных и статических испытаний). В дальнейшем, когда государственное финансирование программы фактически прекратилось и она приобрела статус «инициативной», было принято решение о постройке лишь одной «экспериментальной» машины, получившей индекс «С-37». После «обжатия» на статиспытаниях до нагрузок, не превышающих эксплуатационные, самолет предполагалось использовать и для летных испытаний. Современные методы статических испытаний позволили с высокой точностью оценить прочность конструкции, не доводя ее до разрушения.
В результате удалось значительно ускорить программу и снизить ее стоимость.
Из-за отсутствия «штатных» двигателей было решено в качестве временной меры установить на машину два ТРДДФ Д-30Ф11 (2 х 15.600 кгс) - модификацию Д-30Ф6, созданных для истребителя МиГ-31. В дальнейшем самолет мог быть переоснащен двигателями пятого поколения АЛ-41Ф (2 х 20.000 кгс), снабженных системой УВТ.
Крупногабаритные толстостенные панели крыла из углепластика были изготовлены на «Обнинском научно-производственном предприятии «Технология».
Постройка планера машины была завершена к середине 1996 г. и после цикла прочностных испытаний в конце года он был передан для достройки. К маю 1997 г. были закончены все основные монтажно-сборочные работы и в середине июля самолет перевезли на ЛИС ОКБ на территории ЛИИ им. Громова в г.Жуковском.
В сентябре начались скоростные рулежки, а уже 25 числа того же месяца самолет, получивший обозначение «С.37» и имя «Беркут» совершил свой первый полет. Его пилотировал летчик-испытатель И.В.Вотинцев. Первая серия испытаний продолжалась до весны 1998 года после чего самолет был поставлен на доработку. Позже летные испытания возобновились.
С марта 1998 г. (согласно пресс-релизу АООТ "ОКБ Сухого", 2000 г.) главным конструктором самолета является С.С.Коротков.
В 1999 году самолет С.37 был включен в государственный оборонный заказ, что должно улучшить финансирование программы. «Беркут» рассматривается, в первую очередь, как экспериментальный самолет, предназначенный для летной проверки новых технических решений и демонстрации технологий (в частности, средств снижения заметности), а также отработки элементов сверхманевренности. В дальнейшем он должен стать прототипом высокоманевренного многофункционального истребителя пятого поколения.
В августе 1999 г. С-37 впервые продемонстрировал пилотаж на авиасалоне МАКС'99. Позднее ему было присвоено наименование Су-47.
В марте 2000 г. «ОКБ Сухого» приступило к следующему этапу испытаний «Беркута», уже включая диапазон сверхзвуковых скоростей. В 2000 года С-37 завершил программу «Сверхзвук», его общий налет составил 149 часов.
Летные испытания С-37, продолжавшиеся несколько лет, показали, что справиться с тряской, к сожалению, ОКБ Сухого не удалось.

3d/3D_Max/Su-27KM.rar (для пакета 3D Studio MAX 9)
По материаллам testpilot.ru, paralay.com, fas.org

Это копия статьи, оригинал тут.