Разработка концепции проектируемого самолета

Выше был рассмотрен целый ряд учебно-тренировочных машин: от начала истории их создания в нашей стране по сегодняшний день. И за это время ниша реактивных УТС для обучения летчиков военной специализации не выглядит пустой. Помимо рассмотренных УТС существуют и другие учебно-тренировочные самолеты: чешские L-59 и L-159 (модификации известного нам L-39), итальянский Aermachhi M.346, южнокорейский KAI T-50 Golden Eagle, индийский HJT-36 Sitara, различные усовершенствованные варианты британского BAe Hawk, американский T-45 Goshawk палубного базирования, японский Kawasaki Т-4, самолет "Мако" европейского концерна DASA и др.

Мною для обеспечения выполнения операций, осуществляемых во время основной и повышенной подготовки, предлагается спроектировать реактивный однодвигательный учебно-тренировочный самолет взамен устаревшим L-39.

Основными составляющими концепции разрабатываемого самолета будут:

• обеспечение высокого уровня безопасности полета, в том числе при грубых посадках с повышенными скоростями;

• возможность использования УТС на всех рассматриваемых этапах подготовки летчиков: либо по полной программе обучения с первого вылета до конца курса повышенной подготовки, либо по курсам основной и повышенной подготовки (без первоначального обучения);

• комплексирование подготовки летчиков, которая должна сочетать полеты на УТС с подготовкой на наземных тренажерах, в классах подготовки и контроля, а также реализация тренажерных режимов на борту – создание учебно-тренировочного комплекса (УТК) на базе УТС;

• возможность использования УТС для подготовки пилотов различных типов самолетов за счет репрограммирования характеристик комплексной системы управления самолетом и двигателем, позволяющего имитировать полет на самолетах с различной степенью продольной статической устойчивости, разной тяговооруженностью и приемистостью силовой установки, а также применения современной системы отображения информации, унифицированной с системами индикации существующих и перспективных боевых самолетов;

• низкая стоимость часа полета, простота эксплуатации и наземного обслуживания;

При этом с целью обеспечения большей экономичности и снижения массы данный самолет предполагается проектировать «чисто» учебно-тренировочным, беря за основу то, что главное в создаваемом УТС – его компьютеры и заложенные в них программы, моделирующие воздушно-наземную тактическую обстановку, работу систем, которых реально на борту УТС нет, но которые есть на истребителе.

И впрямь, для обучения курсантов боевому применению необязательно пускать реальные ракеты и сбрасывать бомбы. Бортовая система имитации режимов боевого применения обеспечивает имитацию воздушного боя, пуск ракет «воздух–воздух» с тепловыми и радиолокационными головками самонаведения, применение средств бортового комплекса обороны, имитацию атаки наземных целей с применением управляемого, неуправляемого и стрелково-пушечного оружия, применение средств бортового комплекса обороны в условиях пуска зенитных ракет и постановки помех противником.

Таким образом, самолет будет "чисто" учебно-тренировочным. Хотя возможны при дальнейшей разработке осуществить его модернизацию с целью натурного применения боевого оружия в учебных целях. Для чего сделать, например, две подвески под крылом для ракет класса "воздух-воздух" и одну подвеску под фюзеляжем для ракеты "воздух-поверхность" или для подвесного топливного бака, но это, следует отметить, модификации первоначального самолета.

Цель – создать экономичный УТС с целью использования его для основной и повышенной подготовки будущих летчиков.

Основные тактико-технические требования к разрабатываемому самолету следующие:

• Нормальная взлетная масса не более 3500 кг

• Тяговооруженность 0,5–0,7

• Максимальная скорость не менее 850 км/ч

• Максимальное число М не менее 0,8–0,85

• Практический потолок свыше 10 000 м

• Минимальная скорость 210–220 км/ч

• Дальность полета 1200 км

• Перегоночная дальность 2000 км

• Предельный угол атаки не менее 20º

• Взлетная скорость 190–210 км/ч

• Посадочная скорость 180–200 км/ч

• Длина разбега не более 500 м

• Длина пробега не более 700 м

2. Выбор схемы самолета и типа двигателя

2.1. Выбор схемы самолета

для проектируемого самолета принимаем нормальную аэродинамическую схему.

«Нормальная» схема дозвуковых самолетов выдержала испытание временем и теперь является классической. Основные причины неудач самолетов схем «бесхвостка» и «утка» были связаны с недостаточной устойчивостью и управляемостью, с невозможностью или ограниченностью механизации крыла. Безопасность полетов на таких самолетах была ниже, но при этом лобовое сопротивление и вес меньше, чем у нормальных самолетов.

Выбор схемных решений по крылу

здесь примем схему с низким расположением крыла. Этот выбор связан с тем, что проектируемый самолет имеет небольшие размеры, и наиболее рационально по компоновочным соображениям основные стойки шасси разместить на крыле. Также проектируемый самолет является «чисто» учебным и не несет никакой боевой нагрузки, которую пришлось бы размещать под крылом, что позволяет не учитывать удобство подвески вооружения под крылом.

Фюзеляж

По типу применяемых конструкций фюзеляжи можно разделить на ферменные и балочные.

Ферменные фюзеляжи применяются в настоящее время крайне редко. Основные элементы ферменного фюзеляжа: лонжероны, стойки, раскосы, расчалки и т. д.

Балочные фюзеляжи имеют разновидности: балочно-лонжеронные, балочно-стрингерные (полумонокок), балочно-обшивочные (монокок). Балочно-стрингерный фюзеляж наиболее совершенен, т.к. позволяет получить любую форму и необходимую прочность.

Хвостовое оперение

Аэродинамические поверхности, образующие оперение самолета, предназначаются для обеспечения его устойчивости и управляемости.

На рассматриваемых прототипах встречается нормальная (или классическая) схема размещения поверхностей оперения, в которой вертикальные и горизонтальные поверхности оперения размещались в хвостовой части самолета, образуя хвостовое оперение самолета.

Для проектируемого самолета примем однокилевое оперение с размещением в хвостовой части фюзеляжа горизонтального оперения.

Выбор схемы шасси

Рассмотрев примеры расположения шасси, для проектируемого самолета выбираем трехопорную схему с носовой опорой как более распространенную и имеющую ряд преимуществ перед шасси с хвостовой опорой.

. Трехопорная схема шасси с носовой опорой.

Достоинства:

• сила трения торможения колес о ВПП приложена за ЦТ самолета и создает стабилизирующий путевой момент;

• при нахождении на земле фюзеляж и пол кабины практически горизонтальны;

• лучше обзор из кабины;

• носовая стойка защищает от опрокидывания на нос и предохраняет винты от повреждений, позволяя летчику полностью использовать возможности тормозов основных колес;

• при разбеге сопротивление самолета небольшое;

• при посадке на две точки в результате ударных нагрузок на основные опоры создается пикирующий момент, обеспечивающий самопроизвольное опускание передней опоры шасси и последующий устойчивый пробег на трех опорах.

Постепенный рост посадочных скоростей современных самолетов сделал перечисленные преимущества более весомыми по сравнению с недостатками:

• носовая опора шасси должна при торможении воспринимать значительные нагрузки и поэтому она относительно тяжелее;

• для установки носовой опоры потребуется местное усиление фюзеляжа, а для ее уборки – дополнительный объем, который трудно обеспечить на легких самолетах, не выходя за обводы фюзеляжа.