Сверхзвуковые самолеты

Цихош Эдмунд

Характерной чертой развития сверхзвуковой авиации до середины 60-х годов был непрекращающийся поиск возможностей увеличения максимальной скорости. Переход от дозвуковой скорости полета до скорости, соответствующей числу Маха М = 2 (а затем М = 3,0), произошел относительно быстро, главным образом благодаря увеличению тяги двигателей и использованию стреловидного крыла. Оказалось, однако, что освоение авиацией новых областей скоростей и высот является весьма дорогостоящим мероприятием, выходящим за экономические возможности даже сильных в экономическом отношении государств, имеющих развитую авиационную промышленность. Это свидетельствует о том, что прогресс авиации, определявшийся первоначально достижениями науки и техники, в дальнейшем оказался связанным в большей мере финансовыми возможностями, чем научно-техническими. Такое положение подтверждается статистическими данными по постепенному уменьшению за период с 1946 по 1978 г. количества новых типов самолетов,

внедренных в серийное производство. Можно также полагать, что и в дальнейшем число новых типов самолетов будет уменьшаться, тем более что уже сегодня военная авиация сосредоточила свое внимание главным образом на совершенствовании оборудования самолетов, которое улучшает их характеристики. Конструкторы современных сверхзвуковых самолетов проводят работы по улучшению маневренности и обеспечению запаса скорости в диапазоне чисел Маха 0,8-1,2, наиболее широко используемом в воздушном бою, по увеличению максимальной скорости на малых высотах полета, а также по снижению чувствительности самолетов к турбулентности атмосферы и самовозбуждающимся колебаниям. Значительное внимание уделяется задаче уменьшения посадочной скорости с целью обеспечения безопасности экипажа и возможности использования автомобильных дорог или наскоро подготавливаемых взлетно-посадочных полос. Кроме того, проводятся также интенсивные работы и вкладываются значительные средства для улучшения технологичности конструкции, повышения надежности, экономичности, удобства эксплуатации и т. п. С этой точки зрения работы, проводимые в последние годы и намечаемые на ближайшее будущее, состоят в поисках простых и эффективных аэродинамических и конструктивных решений с использованием легких, прочных и технологичных материалов.

Можно считать, что в общем проектировании самолета (главным образом в части аэродинамики и статической прочности) уже достигнут значительный прогресс благодаря применению современных электронно-вычислительных машин, позволяющих с минимальными затратами времени производить расчет большого числа проектных вариантов.

Прогрессу авиации за последние тридцать с лишним лет, несомненно, способствовало появление двигателей новых типов. Нельзя, однако, умалять, а тем более игнорировать и роль других усовершенствований, позволивших улучшить летно-тактические данные самолетов. Ведь любое техническое достижение всегда является результатом развития многих отраслей, даже общим прогрессом цивилизации и подъемом уровня технической культуры современного человека.

Ограниченный объем данной книги, а также ее целевое назначение не позволяют всесторонне осветить все проблемы, связанные с разработкой, производством и эксплуатацией сверхзвуковых самолетов. Поэтому основное внимание в книге уделено изложению лишь общих проблем, представляющих интерес также и для читателя, не имеющего специальной подготовки в области авиационной техники.

Варшава, июнь 1979 г.

Число типов сверхзвуковых самолетов, облетанных в период 1946-1980 гг.

Часть первая

ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ СВЕРХЗВУКОВЫХ САМОЛЕТОВ

1. Конструктивная идея боевого сверхзвукового самолета

Известно, что основные пути развития авиации определялись и определяются главным образом прогрессом летательных аппаратов военного применения, на разработку которых затрачиваются большие силы и средства. При этом гражданская авиация, для которой надежность и удобство эксплуатации имеют решающее значение, обычно идет по пути, проторенному создателями военных самолетов. Указанная закономерность подтверждается тем фактом, что из общего числа 88 облетанных сверхзвуковых самолетов, описание которых приведено в данной книге, имеются только 3, которые можно зачислить в чисто гражданские (ВАС-221, Ту-144 и «Конкорд»), а также 4 экспериментальных, созданных с учетом потребностей гражданской авиации («Аналог» 144, FD-2, 1488 и ХВ-70А). Остальные самолеты имели военное назначение. Как следует из табл. 1, серийно выпускались 43 типа самолетов военного назначения и 2 типа пассажирских самолетов.

Среди военных типов самолетов самую большую группу составляют истребители (57), из которых 36 строились серийно (при этом не учитывается планируемое производство самолетов «Сюпер-Мираж» 4000, F-18 и XFV-12). В это общее число включены облетанные и изготовлявшиеся серийно истребители-перехватчики (соответственно 20 и 7), истребители-бомбардировщики (соответственно 14 и 8; в эту группу включены самолеты «Ягуар» и Т-2, соответствующие

модификации которых зачислены также в группу учебно-тренировочных самолетов, но не учитывался XFV-12A, который не запускался в серийное производство), а также многоцелевые истребители (соответственно 23 и 20 с учетом планирования серийного производства «Торнадо»), Кроме того, облетаны 8 типов опытных бомбардировщиков или бомбардировщиков-разведчиков (6 из них были запущены в серийное производство), а также 1 самолет-разведчик и 1 учебно-тренировочный самолет, которые выпускались серийно.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что сверхзвуковые самолеты развивались главным образом как военные, причем преимущественно как истребители. Содержание настоящего обзора основано на материалах, опубликованных в западной прессе за последние 25 лет. Идеи боевого применения авиации в разных условиях, изложенные в этих публикациях, в большинстве случаев нельзя признать как официальную военную доктрину. Чаще всего в них приводится лишь точка зрения авторов соответствующих статей, которая тем не менее обычно отражает мнение военных специалистов или специалистов авиационной промышленности.

Таким образом, изложенные ниже идеи являются своего рода философией развития западной военной авиации. Эта философия имеет много аспектов, однако следует учитывать, что наряду с чисто военными факторами, связанными с усовершенствованием методов и средств использования авиации, важную роль в западных странах играла политика военно-промышленных комплексов.

Кроме того, следует иметь в виду, что связь между развитием авиационной техники и ее использованием носит двусторонний характер. С одной стороны, постановка новых задач вдохновляет конструкторов самолетов на поиск лучших технических решений. С другой стороны, разработка новой авиационной техники открывает перед авиацией новые возможности ее применения.

Первое поколение сверхзвуковых самолетов

8 ноября 1950 г. во время войны в Корее впервые в истории авиации дело дошло до непосредственного применения реактивных истребителей. В ходе войны выяснилось, что истребитель МиГ-15 конструкции А. И. Микояна со стреловидным крылом по ускорениям, маневренности и максимальной скорости значительно превосходит американские самолеты «Шутинг Стар» F-80 фирмы «Локхид» и «Сандерстрик» F-84 фирмы «Рипаблик» с прямым крылом. Из этого факта на Западе был сделан вывод, что решающими факторами в борьбе за превосходство в воздухе являются максимальная скорость и оснащение самолета управляемым ракетным оружием.

В США в первую очередь был ускорен выпуск самолета «Сейбр» F-86 фирмы «Норт Америкен», который признавался отвечающим этим требованиям ввиду применения стреловидного крыла и предполагаемой высокой максимальной скорости. Затем была развернута программа строительства самолетов «Скорпион» F-89 фирмы «Нортроп» и «Старфайр» F-94 фирмы «Локхид». Со своей стороны, стремление к достижению все больших скоростей и к мощному вооружению в ущерб иным показателям, главным образом маневренности, привело к концепции самолета «истребитель-бомбардировщик». У такого самолета способность к выполнению тактических задач поддержки войск с воздуха сочетается с высокой скоростью, причем высокая скорость в дальнейшем была признана решающим фактором как в отношении эффективности поддержки с воздуха, так и для превосходства в воздухе. Использование этих критериев и боевого опыта привело к тому, что поколение дозвуковых истребителей F-86, F-89 и F-94, сконструированных около 1950 г., характеризовалось высокой скоростью полета и возможностью эксплуатации в любых атмосферных условиях, а также способностью к перехвату цели с помощью радара.

Рис. 1.1. Советский истребитель МиГ-21, принадлежащий к числу наиболее популярных сверхзвуковых самолетов.

Рис. 1.2. Американский истребитель «Старфайтер» F-104S.

Другой характерной чертой самолетов этой группы была их способность уничтожать цели с помощью неуправляемых или управляемых (только самолет F-89) ракет с одновременным исключением стрелкового вооружения. Следовательно, на первый план был выдвинут автоматизированный бой, целью которого являлось внезапное уничтожение самолета противника, с полным исключением классического воздушного боя, основанного на мастерстве и инициативе пилота. Этот взгляд достиг апогея в первой половине 50-х годов, когда был разработан и испытан в полете сверхзвуковой самолет «Старфайтер» F-104. Его концепция была признана революционной, определяющей будущее самолета-истребителя.