13.1 Типы боевых самолетов

Гражданский авиационный транспорт имеет сравнительно легко определённую задачу – перевозка максимально возможного полезного груза между аэропортами при самой низкой стоимости. Для военных же самолётов задача несколько сложнее, которая решается совокупным рассмотрением трёх типов задач и требований. Все эти требования можно, охарактеризовать как требования к дальности и весу, диапазону высот и скоростей, удельному расходу топлива, ускорению и манёвренности. Если военный самолёт определенно несовершенен или уступает в одном из свойств, противник может немедленно выявить это уязвимое место, что будет означать поражение.

Разные самолёты предназначены для выполнения различных операций, но ко всем летательным аппаратам предъявляется единое требование по уменьшению стоимости. В наше время, наиболее интересным, является многоцелевой Американский истребитель, недавно переименованный в F-35, фирмы Lockheed-Martin. Этот самолёт разработан таким образом, что его эксплуатация позволяет решить широкий диапазон задач.

Некоторые из классификаций военного самолёта (которые будут рассмотрены позже), могут быть разделены на два широких класса. В первом-превосходство в воздухе и перехват, когда самолёт вовлечен в бой с другим самолётом, во втором- воздушная поддержка, состоящая в том, чтобы использовать самолёт для атаки наземных целей с воздуха.

Самолет превосходства в воздухе

Превосходство самолёта в воздухе является первоначальной целью данного истребителя. Маневренность теперь является ключевой задачей, которая теперь отодвигает значимость скорости на второй план. Воздушный бой происходит в диапазоне дозвуковых скоростей от М ≈ 0.7 до M ≈ 0.9. При самых высоких скоростях, которая для большинства самолётов соответствует величине М = 2, величина расхода топлива настолько увеличивается, что время продолжительности боя занимает довольно малый промежуток, что ведение обычного воздушного боя практически невозможно. Примерами самолётов имеющих превосходство в воздухе могут являться самолёты ВВС США F-15 и F-16, ВМФ США F-14 и F-18, Российские МиГ-29 и Су-27, французский Мираж 2000. Новый F-22, Французский «Rafaele» и Европейский истребитель, так же будут относиться к этому классу.

Маневренность проявляется через способность самолёта быстро ускоряться и совершать быстрые развороты. Способность быстрого разворота (или маневрирования) во многом осуществляется благодаря относительно большой площади крыла по отношению к массе самолёта. Площадь крыла обычно выражается через определение нагрузки на крыло, рассчитываемой как величина нагрузки, приходящейся на единицу площади крыла при взлётном весе всего летательного аппарата. Нормальный вес самолёта, соответствует перегрузке в 1 · g, другими словами, вес, определяется как произведение перегрузки на массу, . Многие из выполняемых манёвров производятся при нагрузке, передаваемой на крыло, во много раз превышающей допустимую нагрузку. Эта величина часто доходит до значения в 9 · g (которая часто упоминается, как перегрузка, или фактор нагрузки, равный 9), которая является верхним уровнем, воспринимаемым органами человеческого тела. Низкая перегрузка крыла соответствует большей площади крыла при нормальном весе самолёта; большая площадь крыльев позволяет создавать большую подъёмную силу, которая способствует осуществлению быстрых поворотов со сравнительно малым углом радиуса кривизны траектории. Большие крылья, однако, создают эффект торможения , что приводит к меньшей манёвренности. Для определения и выбора оптимального типа самолета необходимо проанализировать эффективность выполняемой работы для всех типов, поставленных задач. Примером такой задачи, может быть осуществление воздушного превосходства в воздухе, что схематично можно отобразить так, как показано на рисунке 13.2. Большую часть времени самолёт производит в поиске цели (слоняющемся режиме полёта); при выполнении полёта на этом режиме расход топлива практически не меняется. Обратим внимание на тот факт, что на выполнение поставленной задачи уходит приблизительно два часа, но военная (или боевая) часть занимает около одной минуты. Расход топлива при выполнении полёта на крейсерском режиме и режиме поиска и захвата цели гораздо более влияет на сокращения веса самолёта, поэтому эта величина более важна, чем величина расхода топлива при выполнении воздушного боя.

Рисунок 13.2. Упрощенное представление задачи для самолета воздушного превосходства.

И быстрые манёвры, и резкие ускорения, по ходу выполнения полёта, требуют наличия высокого уровня тяги и высокой величины отношения тяги двигателя к весу самолёта. В течение полётов на крейсерском режиме и режиме поиска и захвата цели, величина тяги будет заметно меньше максимально возможной, которая будет использоваться при выполнении боевых действий в воздухе. При таком режиме основным требованием является сокращение величины расхода топлива. Изменение величины тяги достигается за счёт использования форсажной камеры, иногда называемой дожигателем, наличие которого является обычным для самолёта–истребителя. В форсажной камере, сожжённое топливо подаётся в реактивное сопло, расположенное за турбиной, перед соплом, которое обычно приводит к увеличению величины тяги почти на 50 %. При отключенной форсажной камере, режимы характеризуются как «сухие».

Баланс, определяемый проект самолёта и устанавливаемым на него типом двигателей, зависит от геополитических факторов, в частности от технических проблем. Важная проблема имеет место при определении величины отношения расхода топлива, не используемого в бою. Соединённые Штаты Америки нуждались в самолёте, способном осуществлять перелёт через Атлантику, чтобы начать военные действия в Европе, причём они планировали осуществлять дозаправку в процессе полёта, так как величина расхода топлива при оптимальном режиме полёта на данном диапазоне была критической. Советский Союз, с другой стороны, не изъявлял желания в посылке самолётов на дальние расстояния, и мог уделять меньшее внимание диапазону дальности и продолжительности полёта своих самолётов.

Самолет перехватчик

Этот тип самолётов предназначен для охраны воздушных просторов и перехвата вторгшихся летательных аппаратов , обнаруженных радарными установками. Подобный тип самолётов был создан в те времена, когда нападение самолётов – бомбардировщиков, являлось главной стратегической угрозой.

Специальный самолёт перехватчик был быстро построен, но потребность в эго эксплуатации ушла на задний план. В настоящее время, современные истребители воздушного превосходства, также служат как самолёты - перехватчики.

Для специализированного самолёта–перехватчика величина дальности не имеет большого значения, всё предпочтение отдаётся повышению величины скороподъёмности (то есть набору высоты) и скорости, маневренность и удельный расход топлива являются не столь важными. Русский МиГ-31, с максимальной скоростью числа Маха, составляющей

M = 3.3 на наибольшей высоте, является хорошим, даже превосходным примером самолётов этого класса и типа. Самолёты, типа Американского F-15, с его высокой максимальной эксплуатационной скоростью, и F-3, модификацией Европейского «Торнадо», также способны эксплуатироваться в качестве перехватчиков. Новый Американский самолёт, F-22, также способен совершать операции перехватчика.

Рисунок 13.3. Упрощённая миссия самолёта – перехватчика.

Траектория полёта, изображённая на рисунке 13.3, предполагает перехват со сверхзвуковой скоростью M = 1.8, практически на всём диапазоне полёта. У самолётов подобного класса есть стремление по созданию сверхзвуковой скорости полёта на крейсерском режиме полёта без использования форсажной камеры сгорания, этот режим у самолётов подобного типа получил название «суперкруиз». Некоторые из эффектных манёвров, направленных на уход от поражения самонаводящимися ракетами типа «воздух - воздух», совершаются без использования форсажной камеры, так как ракеты, наводящиеся на тепловое излучение, могут легко захватить тепловую цель.

Самолет воздушной поддержки (штурмовик)

Здесь предполагается, что подобный тип самолётов должен совершать полёты на расстояние до 50 км позади фронта, с его тыльной стороны, совершая облёт магистральных и просёлочных дорог, железных дорог, мостов, радарных сооружений и т.д. Требования для самолётов такого типа и их двигателей заключаются в совершении полётов на околозвуковых скоростях на низко-высотном уровне, диапазоне средней дальности и хорошей маневренности. В переводе на требования к двигателю это означает, что величина расхода топлива, для самолётов такого типа, крайне важна. Американские F-111 и F/A-18 и Европейский «Торнадо», совершающие полёты на большой высоте, полностью удовлетворяют этим требованиям. Полностью подобен им Российский МиГ-27. Примером более специализированного самолёта такого типа является Американский А7и Российский Су -25.

Примерами летательных аппаратов подобного типа являются - Американский А10, совместно созданный Британией и Америкой Harrier AV8 и Российский Як-38.