Четверг, 24.08.2017, 09:52
Приветствую Вас Гость | RSS
Четырнадцатая олимпиада посвящена 100-летию выдающегося советского авиаконструктора Р.Е.Алексеева
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Двенадцатая олимпиада (2014/15 уч.год)

Истребители пяти поколений

Истребители пяти поколений

Воропаев Игорь,

МАОУ гимназия №1 г.Калининграда, 7-г класс

Научный руководитель: Боженко Т.В.

Данная тема является актуальной, так как в свете постоянно меняющегося мира возникает вопрос о совершенствовании системы обороны. Одно из направлений которой является программа по проектированию истребителей нового поколения.

Цель: Изучить историю истребителей пяти поколений, основные характеристики, присущие к каждому поколению, разницу между истребителями пяти поколений, их преимущества и недостатки. Поколением реактивных истребителей называется совокупность типов, обладающих сходными боевыми возможностями. Как следствие, эти самолёты разрабатывались и эксплуатировались развитыми странами примерно в одно и то же время, при их создании применены сходные технические решения.

Послевоенный период развития истребителей.

За годы Второй Мировой Войны скорость серийных истребителей значительно возросла, однако рост веса силовой установки и всей конструкции существенно опережал прирост энерговооруженности, мало того поршневой двигатель не способен обеспечить скорость выше определенного предела. Ученые и конструкторы мировых держав осознали эту проблему практически одновременно. Выход из этой проблемы виделся в создании принципиально иного типа двигателя Реактивного. В послевоенные годы основное направление развития советских Военно-воздушных сил — переход от поршневой авиации к реактивной. Работа над одним из первых советских реактивных самолётов началась ещё в 1943—1944 годах. Первый полёт прототип нового самолёта совершил в марте 1945 года. Во время лётных испытаний была достигнута скорость, значительно превышающая 800 километров в час. Главной особенностью послевоенного периода развития истребителей стало появление реактивного двигателя. В основном брали обычные поршневые истребители и ставили на них реактивные двигатели (Як-3 и модификация с реактивным двигателем Як-15). Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры. Реактивный двигатель сочетает в себе собственно двигатель с движителем, то есть он создаёт тяговое усилие только за счёт взаимодействия с рабочим телом, без опоры или контакта с другими телами. По этой причине чаще всего он используется для приведения в движение самолётов, ракет и космических аппаратов. Первыми в мире создателями и эксплуатантами реактивного двигателя считаются немцы и англичане. В 1944 году в Англии и Германии появились серийные летательные аппараты с реактивными двигателями, применявшиеся в боях — это: Gloster Meteor и Me.262. Первым советским стал БИ-1 конструктора Виктора Балховитина, который совершил первый полет 15 мая 1942 года под управлением Григория Бахчиванджи.

Истребители 1 поколения.

Для истребителей 1 поколения характерны:

 Стреловидное крыло;

 Отсутствие радаров;

 Частично радар заменяется радиоприцелом;

 Дозвуковая скорость полета;  Авиационные пушки как основное вооружение;  Возможно применение неуправляемых ракет, но на вспомогательных ролях;

 Турбовинтовые двигатели. Я

рким примером использования истребителей 1 поколения стала Корейская война, где основное противоборство шло между самолетами МиГ-15 и F-86. МиГ-15 стал одним из основных истребителей, участвовавших в Корейской войне, применялся в первых арабо-израильских войнах, и в многочисленных менее значительных военных конфликтах по всему миру. Его учебно-тренировочный вариант МиГ-15УТИ на многие годы с тал основным советским учебным самолётом, а также стран-участниц Варшавского договора, КНР. В Корейской войне на МиГ-15 начали устанавливать первые в мире системы радарного предупреждения, разработанные советским изобретателем В. Мацкевичем. Большинство Миг-15 пилотировали советские лётчики, кроме них на МиГ-15 летали корейские и китайские пилоты. Превосходная подготовка американских пилотов, особенно по сравнению с подготовкой пилотов Китая и Кореи, позволила F-86 достичь превосходства на всёх протяжении войны. Пилоты F-86 также достигли низкого значения потерь, даже по сравнению с советскими пилотами Миг-15. Мацкевич, узнав о больших потерях в корейской войне вследствие использования американскими F-86 «Сэйбр» активных радиодальномеров, позволяющих обнаруживать цель намного раньше (2,5 км против 150 м в пределах видимости) и изучив сбитый трофейный F-86, предложил схему пассивного радара с акустической сигнализацией, обнаруживающего активный радар противника за 10 км.

Основной же особенностью летательных аппаратов 1 поколения стало стреловидное крыло. В ходе развития реактивной техники в СССР, конструкторам стало ясно, что применения реактивных двигателей недостаточно для преодоления скорости звука. Кроме увеличения тяги двигателей, требовалось перейти к новым аэродинамическим компоновкам крыльев. Наиболее эффективными средствами снижения волнового сопротивления крыла оказались использование эффекта скольжения за счет стреловидности и уменьшение его относительной толщины. Создание самолетов со стреловидными крыльями потребовало глубоких и разносторонних теоретических и экспериментальных исследований. Первые работы в этой области принадлежат немецким аэродинамикам, именно на них опирались как советские, так и американские конструкторы, при создании своих самолётов со стреловидным крылом. Разработка истребителя «160» в ОКБ-301 под руководством С.А. Лавочкина началась в 1946 году. Самолёт должен был иметь крыло стреловидностью в 35 градусов скомпонованное из скоростных профилей ЦАГИ. На Ла-160 был установлен форсированный двигатель РД-10ЮФ, для охлаждения форсажной камеры конструкторы сделали в обшивке вырез соответствующих размеров. Сопловая часть оказалась снаружи и охлаждалась воздушным потоком. Кабина лётчика имела катапультное кресло и бронирование идентичное самолёту «156». Первоначально предполагалось вооружить «160» тремя пушками НС-23. Истребитель построили весной 1947 года, но с парой орудий Н-37 с общим боекомплектом в 60 снарядов.

За стреловидное крыло самолёт получил прозвище «Стрелка».

Достоинства:

• увеличение скорости, при которой наступает волновой кризис (изменение характера обтекания летательного аппарата воздушным потоком при приближении скорости полёта к скорости звука, сопровождающееся, как правило, ухудшением аэродинамических характеристик аппарата — ростом лобового сопротивления, снижением подъёмной силы, появлением вибраций и пр.), и как следствие — меньшее сопротивление на трансзвуковых скоростях по сравнению с прямым крылом;

• медленный рост подъёмной силы в зависимости от угла атаки, а следовательно лучшая устойчивость к турбулентности атмосферы.

Недостатки:

• пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации;

• увеличение поперечной статистической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет получение надлежащего соотношения между путевой и поперечной устойчивостями самолёта и вынуждает применять вертикальное оперение с большой площадью поверхности, а также придавать крылу или горизонтальному оперению отрицательный угол поперечного V;

• отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолёта;

• увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения;

• возрастание массы и уменьшение жёсткости крыла. Для избавления от отрицательных моментов используется крутка крыла, механизация, переменный угол стреловидности вдоль размаха, обратное сужение крыла либо отрицательная стреловидность Представителями истребителей 1 поколения являются: МиГ-15, Ла-15, МиГ-17, F-86, F-105...

Таблица №1: «Истребители первого поколения». График №1 зависимости максимальной скорости истребителей первого поколения от массы. 2 поколение истребителей. • Отказ от пушечного вооружения; • Использование ракет в качестве основного оружия воздушного боя; • Появление в качестве штатного оборудования радиолокационной станции; • Появление новых схем и компоновок истребителей; • Сверхзвуковая скорость; • Системы дозаправки в воздухе. Пушечное вооружение устарело, т.к. оно ограничивало дальность боев несколькими сотнями метров. Использование ракет в качестве основного оружия воздушного боя. Первые управляемые ракеты данного класса появились в конце Второй мировой войны в Великобритании, Германии и США, хотя проекты оружия подобного рода разрабатывались ещё в 1930-х годах. С помощью ракеты «воздух-воздух» первая победа была одержана 24 сентября 1958 года. Ракеты «воздух-воздух» классифицируются по дальности и типу головки самонаведения. Первый детально проработанный проект ракеты «воздух-воздух» был создан в Великобритании в 1943 году. «Артемида» имела полуактивное радиолокационное наведение с необычным коническим сканированием вращающейся головкой самонаведения. По экономическим причинам, и ввиду очевидной деградации наступательных способностей Люфтваффе во второй половине войны, проект не был реализован. Первая ракета «воздух-воздух» Ruhrstahl X-4 с управлением по проводам Интенсивные опыты по наведению авиационной ракеты на самолёт были предприняты в Германии во время Второй мировой войны. Во время налётов союзников люфтваффе столкнулось с недостаточной эффективностью поражения тяжёлых бомбардировщиков применяемым пушечным авиационным вооружением, в результате чего стали разрабатывать очередное «чудо-оружие», способное уничтожить бомбардировщик с безопасного для лётчика-истребителя расстояния. Усилиями немецких конструкторов привели к созданию опытных образцов специализированых ракет «воздух-воздух», таких как Ruhrstahl X-4. Вооруженные силы США приняли на вооружение ракеты «воздух-воздух» в 1956 году. Первой ракетой ВВС США стала AIM-4 Falcon; ВМС США получили сразу две ракеты – AIM-7 Sparrow и AIM-9 Sidewinder, модификации которой стоят на вооружении до сих пор. Первую ракету «воздух-воздух» РС-1У (К-5/Р-5) СССР принял на вооружение в 1956 году. Бортовая радиолокационная станция, БРЛС — радиоэлектронная система, устанавливаемая на летательных аппаратах различных классов и предназначенная для получения радиолокационной информации о воздушных, космических и наземных объектах (целях), в том числе в сложных метеоусловиях и при отсутствии видимости. Первая отечественная БРЛС "Изумруд" устанавливалась на истребители МиГ-15 и МиГ-17. РЛС работала в импульсном режиме, и могла обнаруживать и сопровождать цели, летящие выше истребителя. В состав БРЛС входят одна или несколько антенн, один или несколько передатчиков, приёмник,процессор (устройство) обработки радиолокационных сигналов и РЛИ, индикатор на электронно-лучевой трубке и др. РЛИ извлекается либо из эхо-сигналов, образующихся в результате отражения радиоволн отобъекта, облучённого зондирующими радиосигналами БРЛС, либо из радиосигналов БРЛС, переизлучаемыхактивным ретранслирующим устройством, находящимся на объекте, либо из радиоизлучения устройств,находящихся на объекте, или излучения самого объекта, определяемого его температурой. В БРЛС могут сочетаться различные методы выделения РЛИ. Полученная с выхода процессора РЛИ поступает на индикатор, а также в бортовую вычислительную систему для дальнейшего использования как на бортулетательного аппарата, так и для ее передачи на другие летательные аппараты и наземные вычислительные системы. Её дальнейшее развитие - "Изумруд-2" имела уже одну антенну, вдвое большего диаметра, за счёт чего возросла дальность обнаружения целей (цель типа В-29 "Изумруд" обнаруживала на дистанции до 15км, "Изумруд-2" до 25-30км). Для перехватчиков Як-25 была создана БРЛС "Сокол", и её модификация "Орёл" для Су-11, Як-28 и Су-15. За счёт большего диаметра зеркала и большей мощности передатчика дальность обнаружения цели типа В-29 возросла до 40 км. 2 поколение характеризуется появлением новых схем и компоновок ЛА. Например: самолет Mirage III создан по схеме " с низкорасположенным треугольным крылом (угол стреловидности по передней кромке составляет 61 градусов). Так же по схеме «бесхвостка» создан J.35J Draken. Достижение сверхзвуковой скорости потребовало поиск новых форм крыла, и совершенствования реактивных двигателей: 1)Острые края плоскостей 2)Цельноповоротное хвостовое оперение (применено на МиГ-19) 3)Изменение конструкции воздухозаборников (кромки воздухозаборников заострились) Дозаправка в воздухе. Дозаправка в воздухе — операция передачи топлива с одного летательного аппарата на другой во время полета. С самого начала использования аэропланов возникло желание расширить их радиус действия за счёт передачи топлива в воздухе. Ещё в 1912 году были осуществлены первые попытки передать с одного самолёта на другой канистры с топливом. Ввиду высокой опасности и сложности манёвров данный способ передачи топлива развития не получил. Первые попытки передать топливо при помощи шланга с одного гидросамолёта на другой были произведены английскими военно-морскими летчиками в 1917 году. Успешные попытки такого рода были осуществлены в 1920-х годах. В простейшем случае два медленно летящих самолёта соединялись шлангом, по которому в заправляемый самолёт топливо перетекало под действием силы тяжести. Впоследствии топливо стали ускорять при помощи насосов. В 1942 году немецкими конструкторами прорабатывался вариант дозаправки в воздухе прототипа стратегического бомбардировщика Ме.264 для достижения им межконтинентальной дальности. Первые дозаправки в полёте при выполнении боевого задания были произведены во время Корейской войны в ВВС США. Дозаправка топливом в воздухе позволяет существенно продлить время пребывания в воздухе и в некоторых случаях обеспечить самолёту неограниченную дальность полёта. Ввиду того что максимальная взлётная масса самолёта ниже массы, которой он может обладать, набрав необходимую скорость и высоту, применение дозаправки в воздухе даёт самолёту возможность взлететь с минимальным количеством топлива и с максимальным количеством полезного груза и впоследствии, набрав высоту и скорость, получить недостающее топливо в полёте. Процесс заправки происходит следующим образом. Танкер разматывает шланг, и конус под напором воздуха расправляется из сложенного положения в своё рабочее состояние. Оба летательных аппарата сближаются друг с другом, причём заправщик летит прямо, с постоянной скоростью и неизменной высотой, а заправляемый занимает позицию сзади и немного снизу от танкера. Уравняв скорости и высоту, пилот заправляемой машины маневрирует таким образом, чтобы попасть заправочной штангой в неуправляемый конус. Соединение штанги и конуса производится электромагнитным замком. После установления соединения оператором заправки включается система перекачки, и топливо под большим давлением поступает в баки заправляемого ЛА. По окончании заправки пилот заправляемого самолёта просто уменьшает скорость, и конус отсоединяется от штанги, когда сила натяжения превысит мощность электромагнита. Аэродинамическая схема Бесхвостка - аэродинамическая схема, согласно которой у самолёта отсутствуют отдельные плоскости горизонтального управления, а используются только плоскости, установленные на задней кромке крыла. Эти плоскости называются элевонами и комбинируют функции элеронов и рулей высоты. Схема получила определённое распространение с появлением сверхзвуковой авиации и треугольных, и дельтавидных крыльев малого удлинения. Преимущества данной схемы: меньший вес планера и меньшее сопротивление, однако, меньшее плечо органов вертикального управления приводит к меньшей эффективности управления по каналу тангажа. На Миг-21 применено треугольное крыло. Треугольное крыло - крыло жёстче и легче стреловидного, что не мало важно на больших скоростях (больше 2М). Преимущества • Имеет малое относительное удлинение; • В таком крыле можно было разместить больше топлива. Недостатки • Возникновение и развитие волнового кризиса; • Большие сопротивления и более резкое падение максимального аэродинамического качества при изменении угла атаки, что затрудняет достижение большего потолка и радиуса действия. Основным полем боя самолетов второго поколения стала Вьетнамская война. С февраля 1966 года основными противниками F-4 стали сверхзвуковые МиГ-21Ф-13 и МиГ-21ПФ-В, так же как и американские самолеты, оснащенные ракетным оружием - УР Р-Зс с ТГС или блоками с 55-миллиметровыми неуправляемыми авиационными ракетами (НАР) С-5. Командование ВВС и ВМС США продолжало возлагать большие надежды на F-4, считая, что они превосходят над самолетами противника. Но при столкновениях с более легкими МиГ-21 F-4 начали терпеть поражение за поражением. С мая по декабрь 1966 года США в воздушных боях потеряли 47 самолетов, уничтожив при этом лишь 12 истребителей противника. Причиной этого стали: - большая нагрузка на крыло, - несколько меньшие угловые скорости разворотов американских истребителей, - ограничения по эксплуатационной перегрузке (6,0 против 8,0 у МиГ-21ПФ) и допустимым углам атаки, - худшая управляемость американской машины, - тяговооруженность: при нормальной взлетной массе она составляла 0,74 у F-4B, а у МиГ-21ПФ - 0,79. Ко второму поколению относятся: • МиГ-19 • МиГ-21 • Як-28 • Су-15 • Су-9 • McDonnell F-3 Demon • Vought F-8 Crusader • McDonnell F-101 Voodoo • Convair F-102 Delta Dagger • Lockheed F-104 Starfighter • Republic F-105 Thunderchief • Dassault Mirage III • Saab 35 Draken. 3 поколение истребителей. Основные признаки: • Радары повышенной мощности. • Использование ракет большой и средней дальности. • Многорежимность полета. Необходимость дальнейшего совершенствования бортового оборудования и вооружения, а также улучшение маневренных характеристик потребовало коренного улучшения самолёта. Требовались постоянное увеличение скорости и дальности полета, а значит, приводило к увеличению веса самолета и как следствие к увеличению длины разбега и пробега. Требовалось сохранить и большую скорость полета, и приемлемые взлетно-посадочные характеристики. В гонке за скоростью конструкторы постоянно увеличивали стреловидность крыла, а с ростом стреловидности эффективность крыла на взлете и посадке снижалась. Из сложившейся ситуации существовало только два выхода: дополнительно использовать подъемный двигатель или установить крыло изменяемой стреловидности. Были построены два опытных экземпляра: один с подъемными двигателями, другой с новым крылом с изменяемой геометрией. Оба назывались Миг-23. Испытания показали преимущество самолета с крылом изменяемой стреловидности. Крыло изменяемой стреловидности (КИС) — тип конструкции летательного аппарата тяжелее воздуха с неподвижным крылом, позволяющей изменять в полёте один из видов геометрии крыла — стреловидность. На больших скоростях полёта более эффективна бо́льшая стреловидность, а на малых (взлёт, посадка) — ме́ньшая. Крыло с изменяемой стреловидностью состоит из поворотных консолей (или поворотных частей крыла — ПЧК), средней части крыла (СЧК), центроплана и механизма поворота. Поворотные консоли при помощи механизма поворота во время взлёта и посадки устанавливаются в положение минимального угла стреловидности, при крейсерском дозвуковом полёте они перемещаются в некоторое промежуточное положение, а при полётах на сверхзвуковой скорости - устанавливаются в положение максимального угла стреловидности. Самолёты с крылом изменяемой стреловидности и достаточно высокой максимальной скоростью имеют хорошие взлётно-посадочные характеристики. Например, бомбардировщик Су-24 имеет максимальную скорость 1700 км/ч при стреловидности крыла по передней кромке 69° и посадочную 280-290 км/ч, при стреловидности 16°. Недостатком крыла с изменяемой стреловидностью является его значительно больший вес и усложнение конструкции. К третьему поколению относятся: • МиГ-23 • МиГ-25 • МиГ-27 • McDonnell Douglas F-4 Phantom II • Northrop F-5 • Dassault Mirage F1 • Saab 37 Viggen • Mitsubishi F-1 Таблица №2: «Истребители третьего поколения». Третье поколение в мировом авиастроении осталось в истории поколением поисков, проб и ошибок. Американцы вообще не разрабатывали истребители данного поколения и перешли сразу к четвертому. Французы разрабатывали Mираж F1, шведы – Фигген. Шведы использовали компоновку с передним горизонтальным оперением и схемой «безхвостка», двигатель оснащался реверсом тяги, не используя тормозной парашют. 4 поколение истребителей. Первые, самые предварительные, исследования облика истребителя четвёртого поколения начались в США ещё в 1962 г., когда наиболее современным серийным тактическим самолётом американских ВВС считался Republic F-105 Thunderchief. Эти работы носили чисто поисковый характер и не вылились в какую-либо конкретную программу. В 1965 г., когда война во Вьетнаме ещё только набирала обороты, проектировщики в рамках научно-исследовательской программы приступили к более детальному изучению возможности создания тактического истребителя нового поколения. Американские конструкторы создали сразу два самолета легкий F-16 и тяжелый F-15. Была новая концепция именно пары, что означало деление истребителей на лёгкие и тяжёлые. Особенности истребителей четвертого поколения: • Неустойчивая аэродинамическая схема. • Двухконтурные турбореактивные двигатели с пониженным расходом топлива. • Интегральная схема. • Применение композиционных материалов. Интегральная схема - это значит крыло и фюзеляж плавно сопрягаются друг с другом, образуя единую несущую поверхность. Двухконтурные турбореактивные двигатели Турбореактивный двигатель — воздушно-реактивный двигатель (ВРД), в котором сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на том же рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. Во входном устройстве осуществляется рост статического давления воздуха за счёт торможения воздушного потока. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счёт совершаемой компрессором механической работы. В камере сгорания производится подвод теплоты. Часть энергии рабочего тела отнимается турбиной. В реактивном сопле формируется реактивная струя. Композиционные материалы (композиты) – искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу (или связующее) и включённые в неё армирующие элементы (или наполнители). В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жёсткость и т. д.), а матрица обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а так же прочностью связей между ними. Характеристики создаваемого изделия, как и его свойства, зависят от выбора исходных ком¬понентов и технологии их совмещения. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется композиция обладающая набором свойств, отражающими не только исходные характеристики его компонентов, но и включающий новые свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композициях, в отличие от однородных металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения. Для создания композиции используются самые разные армирующие наполнители и матрицы. Это — гетинакс и текстолит (слоистые пластики из бумаги или ткани, склеенной термореактивным клеем), стекло- и графитопласт (ткань или намотанное волокно из стекла или графита, пропитанные эпоксидными клеями), фанера… Есть материалы, в которых тонкое волокно из высокопрочных сплавов залито алюминиевой массой. Булат — один из древнейших композиционных материалов. В нём тончайшие слои (иногда нити) высокоуглеродистой стали «склеены» мягким низкоуглеродным железом. В последнее время материаловеды экспериментируют с целью создать более удобные в производстве, а значит — и более дешёвые материалы. Исследуются саморастущие кристаллические структуры, склеенные в единую массу полимерным клеем (цементы с добавками водорастворимых клеев), композиции из термопласта с короткими армирующими волоконцами и пр. Истребители 4 поколения на 10-15% состоят из композитов. Самолёты четвёртого поколения: •Су-27 •МиГ-29 •МиГ-31 •Grumman F-14 Tomcat •McDonnell Douglas F-15 Eagle •General Dynamics F-16 Fighting Falcon •Dassault Mirage 2000 •J-10 Истребители поколения 4+ и 4++. Так принято называть самолёты 4 поколения, модернизация или дальнейшее развитие которых приближает их характеристики и эффективность к истребителям пятого поколения (4+), либо удовлетворяющие большинству, за исключением малозаметности, требований к истребителям пятого поколения (4++). Для этих самолётов характерны: • Высокая маневренность или сверхманевренность; • Радары с фазированной антенной решеткой, пассивной или активной; • Сниженная стоимость эксплуатации; • Многофункциональность; • Стеклянная кабина; • Сниженная ЭПР благодаря использованию радиопоглощающих материалов и покрытий; • Возможность полета на сверхзвуковой скорости без использования форсажа (только Су-35С, Rafale, Eurofighter Typhoon с минимальным числом внешних подвесок); • Применение отклоняемого вектора тяги двигателя; • Аэродинамическая схема «Утка». Фазированная антенная решётка (ФАР) — тип антенн, в виде группы антенных излучателей, в которых относительные фазы сигналов изменяются комплексно, так, что эффективное излучение антенны усиливается в каком-то одном, желаемом направлении и подавляется во всех остальных направлениях. Применение подобных антенных решёток даёт следующие преимущества: • Решётка из N элементов позволяет увеличить приблизительно в N раз Коэффициент направленного действия (КНД) (и, соответственно, усиление) антенны по сравнению с одиночным излучателем, а также сузить луч для повышения точности определения угловых координат источника излучения в навигации и радиолокации. • С помощью решётки удаётся поднять электрическую прочность антенны и увеличить уровень излучаемой (принимаемой) мощности путём размещения в каналах решётки независимых усилителей высокочастотной энергии. • Важным преимуществом решётки является возможность быстрого (безынерционного) обзора пространства за счёт качания луча антенны электрическими методами (электрического сканирования). • Имеется ряд конструктивно-технологических преимуществ, по сравнению с другими классами антенн. Так например, улучшение массогабаритных характеристик бортовой аппаратуры происходит за счёт использования печатных антенных решёток. Различают пассивную и активную ФАР. В пассивных ФАР используются общие для всех элементов антенны приёмник и передатчик. В активной ФАР каждый элемент является передающим или приёмно-передающим модулем. «Стеклянная кабина» — панель кабины пилотов самолёта, включающая в себя электронные дисплеи. В традиционной кабине устанавливается множество механических указателей для отображения информации. В «стеклянной» кабине установлено несколько дисплеев системы управления полётом, которые могут быть настроены для отображения необходимой информации. Это упрощает управление самолётом, навигацию и позволяет пилотам сконцентрироваться на наиболее важной информации. Такая конфигурация востребована авиакомпаниями, поскольку позволяет отказаться от бортинженера. По мере совершенствования дисплеев самолёта эволюционировали и датчики, отправляющие на них информацию. На смену традиционным гироскопическим пилотажным приборам пришли электронные курсовертикали и системы воздушных сигналов, повышающие точность, снижающие стоимость эксплуатации и обслуживания. В «стеклянную» кабину, как правило, включаются приёмники GPS. Отклоняемый вектор тяги — функция сопла, изменяющая направление истечения реактивной струи. Предназначена для улучшения тактико-технических характеристик самолёта. Регулируемое реактивное сопло с отклоняемым вектором тяги — устройство с изменяемыми, в зависимости от режимов работы двигателя, размерами критического и выходного сечений, в канале которого происходит ускорение потока газа с целью создания реактивной тяги и возможностью отклонения вектора тяги во всех направлениях. Применяется при вертикальных взлетах и посадках. Аэродинамическая схема «Утка» — аэродинамическая схема, при которой у летательного аппарата (ЛА) органы продольного управления (оперение) расположены впереди крыла. Названа так, потому что один из первых самолётов, сделанных по этой схеме — «14-бис» Сантос-Дюмона — напомнил очевидцам утку: вынесенные вперёд плоскости управления без хвоста сзади. Классическая аэродинамическая схема ЛА имеет недостаток, называемый «потерями на балансировку». Это означает, что подъёмная сила горизонтального оперения (ГО) на ЛА с классической схемой направлена вниз. Следовательно, крылу приходится создавать дополнительную подъёмную силу (по сути, подъёмная сила ГО складывается с весом ЛА). Преимущества: схема «утка» обеспечивает управление по тангажу без потерь подъёмной силы на балансировку, т.к. подъёмная сила ПГО совпадает по направлению с подъёмной силой основного крыла. Поэтому ЛА, построенные по этой схеме, имеют лучшие характеристики грузоподъёмности на единицу площади крыла. Тем не менее, «утки» практически не используются в чистом виде из-за присущих им серьёзных недостатков. Недостатки: самолеты, построенные по аэродинамической схеме «утка», имеют серьёзный недостаток, который называется «тенденция к клевку». «Клевок» наблюдается на больших углах атаки, близких к критическим. Из-за скоса потока за передним горизонтальным оперением (ПГО) угол атаки на крыле меньше, чем на ПГО. В результате, по мере увеличения угла атаки, срыв потока начинается сначала на ПГО. Это уменьшает подъёмную силу на ПГО, что сопровождается самопроизвольным опусканием носа самолёта — «клевком», — особенно опасным на взлёте и посадке. Расположенное спереди подвижное горизонтальное оперение способствует увеличению эффективной площади рассеяния (ЭПР) самолёта, а потому считается нежелательным для истребителей пятого поколения (напр., американский F-22 Raptor и российские ПАК ФА и разрабатываемый дальний бомбардировщик (ПАК ДА), выполненных с соблюдением технологий радиолокационной малозаметности. Также, пилоты, привыкшие летать на самолётах с классической аэродинамической схемой, при полётах на «утке» жалуются на ограничение обзора, создаваемого ПГО. К поколению 4+ и 4++ относятся: • Су-30 • Су-33УБ • Су-34 • Су-27СМ2 • Су-27М • Су-35С • Су-37 • МиГ-31БМ • МиГ-35 • Boeing F/A-18E/F Super Hornet • McDonnell Douglas F-15E Strike Eagle • Boeing F-15SE Silent Eagle • Eurofighter Typhoon • Dassault Rafale • Saab JAS 39 Gripen • J-10B • FMA SAIA 90 Таблица №3: «Истребители поколения 4+ и 4++». График №2 зависимости максимальной скорости истребителей поколения 4+ и 4++ от массы. Истребители 5 поколения. Новое поколение истребителей, представители которого приняты на вооружение в 2001 г в США, а в России находятся на этапе летных испытаний. Поиски облика истребителя пятого поколения начались в середине 70-х годов в СССР и США, когда машины четвертого поколения — такие как Су-27, МиГ-29, F-14 и F-15 — ещё только делали первые шаги. К работе были привлечены ведущие отраслевые научные центры. К 2013 году единственным принятым на вооружение истребителем пятого поколения был F-22 Raptor (2001 г.). Лётные испытания проходят ещё три истребителя: F-35(США), ПАК ФА (Россия) и J-20 (Китай). Однако, из-за огромной стоимости каждой машины, производство F-22 было прекращено в 2011 году, а производственная линия законсервирована. Общее число поступивших на вооружение машин составило 187 единиц. Основные характеристики самолётов пятого поколения: • многофункциональность, то есть высокая эффективность при поражении воздушных, наземных, надводных и подводных целей; • наличие круговой информационной системы; • возможность полета на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа; • сверхманевренность • американские конструкторы в ходе работ над F-22 отказались от сверхманевренности в пользу малозаметности (отсутствует ПГО, отклонение вектора тяги только в вертикальной плоскости, ромбовидное крыло); • российские конструкторы в ходе работ над ПАК ФА отказались от малозаметности в пользу сверхманевренности . • кардинальное уменьшение радиолокационной и инфракрасной заметности самолёта (изменением геометрии самолёта и сопла двигателя, применением композиционных материалов и радиопоглощающих покрытий, а также переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации и режимы повышенной скрытности); • способность осуществлять всеракурсный обстрел целей в ближнем воздушном бою, а также вести многоканальную ракетную стрельбу при ведении боя на большой дальности; • автоматизация управления бортовыми информационными и системами помех; • повышенная боевая автономность за счёт установки в кабине одноместного самолёта индикатора тактической обстановки с возможностью микширования информации (то есть одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе «картинок» от различных датчиков), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками; • аэродинамика и бортовые системы должны обеспечивать возможность изменения угловой ориентации и траектории движения самолёта без каких-нибудь ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгой координации и согласования движений управляющих органов; • самолёт должен «прощать» грубые погрешности пилотирования в широком диапазоне условий полета; • самолёт должен быть оснащён автоматизированной системой управления на уровне решения тактических задач, имеющей экспертный режим «в помощь летчику». Одним из важнейших требований к российскому истребителю пятого поколения является сверхманевренность — способность самолета сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки с высокими перегрузками, обеспечивающая безопасность боевого маневрирования, а также способность самолета к изменению положения относительно потока, позволяющая наводить оружие на цель вне вектора текущей траектории. Следует заметить, что сверхманевренность первоначально фигурировала и в требованиях к американскому истребителю пятого поколения. Однако в дальнейшем, после ряда экспериментальных исследований, американцы предпочли сконцентрировать внимание на общей динамичности боевой системы истребителя. Отказ ВВС США от достижения сверхманевренности в абсолютной мере мотивировался, в том числе, быстрым совершенствованием авиационного вооружения: появление высокоманевренных всеракурсных ракет, нашлемных систем целеуказания и новых головок самонаведения позволяло отказаться от обязательного захода в заднюю полусферу противника. Предполагалось, что воздушный бой теперь будет вестись на средних дальностях с переходом в маневренную стадию лишь в крайнем случае, «если что-то сделано не так». Сниженная радиолокационная заметность позволяет реализовать задуманную цель — «первым увидел — первым сбил», что также делает отказ от сверхманевренности вполне оправданным. С другой стороны, постепенное исчезновение американской «монополии» на истребители пятого поколения указывает на важность сверхманевренности для истребителей пятого поколения, так как при встрече двух малозаметных истребителей (считая мощность их радиолокационных станций одинаковыми) тактика ведения боя будет возвращаться к прошлым поколениям. В рамках внедрения истребителей пятого поколения. В авиации России: • Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации (ПАК ФА, проходит лётные испытания; принятие на вооружение ВВС России планируется к 2016 году, начало закупок в 2013 году); • Су-47 и МиГ 1.44 (оба отменены, являются летными прототипами самолётов пятого поколения) • Як-201 (отменён, проиграл проекту самолёта ПАК ФА) В авиации США: • Northrop/McDonnell Douglas YF-23 (отменён, проиграл проекту самолёта F-22) • Lockheed/Boeing F-22 Raptor (на 2012 год — единственный в мире принятый на вооружение истребитель пятого поколения) • Lockheed Martin F-35 Lightning II (проходит лётные испытания) В авиации других стран: • Chengdu J-20 (в разработке; выполнил первый полет в начале 2011 года) • Mitsubishi ATD-X Shinshin (в разработке) Таблица №4: «Истребители пятого поколения». График №3 зависимости максимальной скорости истребителей 5-го поколения от массы. График №4 зависимости максимальной скорости истребителей пяти поколений от их массы. БУДУЩЕЕ. Шестое поколение еще очень нескоро потеснит пятое. Даже истребители поколения четыре с плюсом будут служить еще не одно десятилетие, а уж такие самолеты как ПАК ФА и вовсе останутся на вооружении до 2050-х. модернизационный потенциал современных истребителей очень велик, и технологии шестого поколения сначала найдут свое применение на машинах поколения предыдущего. Будущее можно сказать за истребителями пятого поколения, но уже многие задумываются о следующем шестом поколении, уже частично есть некоторые характеристики, каким должен быть истребитель шестого поколения. На одном индийском сайте размещен в виде эскиза истребитель шестого поколения от Lockheed Martin Corporation. Ранее стало известно, что Aeronautical System Center МО США (Центр авиационных систем) в ноябре 2010 года на базе Военно-воздушных сил Райт-Паттерсон в штате Огайо объявил запрос о предоставлении информации по разработке истребителя шестого поколения (capability request for information - CRFI). До 17.12.2010 года должны были быть представлены концепции от разработчиков. Если судить по эскизу самолета 6-го поколения - концепт подразделения корпорации Lockheed Martin Skunk Works тоже имеет "сверхнизкий профиль" с плавными обводами фюзеляжа и крыла, однако с разнесенными небольшими килями. The Boeing Company разрабатывает самолет 6-го поколения F/A-XX без вертикального оперения по схеме "летающее крыло", напоминающего бомбардировщик В-2. Самолеты будут создаваться в двух вариантах: пилотируемом и непилотируемом. Пентагон планирует, что, начиная с 2030 года, самолет нового поколения должен заменить в Военно-воздушных силах Соединенных Штатов истребители F-22 Raptor. Предполагается, что истребители шестого поколения будут представлять собой автоматизированные беспилотные комплексы, не ограниченные в манёвренности и скорости "человеческим фактором", включённые в общую компьютерную систему управления боевыми действиями. Первое. Самолет 6-го поколения будет иметь "сверхнизкий профиль" с плавными обводами фюзеляжа и крыла. По некоторым сведениям, российская компания «Сухой» разрабатывает истребитель шестого поколения по схеме «утка» с обратной стреловидностью крыла, которое полностью интегрировано в фюзеляж. Вертикальное оперение двухкилевое. Американская компания Boeing разрабатывает самолет F/A-XX без вертикального оперения по схеме «летающее крыло», напоминающего бомбардировщик В-2. Истребитель будет оснащен двигателями с изменяемым вектором тяги, и будет способен выполнять взлет и посадку на укороченные ВПП. Второе. Все истребители шестого поколения будут иметь сверхзвуковую крейсерскую скорость. Возможно, некоторые из них будут иметь гиперзвуковую скорость полета, эти технологии апробируются на воздушно-космическом самолете Boeing X-37. Истребитель, разрабатываемый компанией «Сухой», будет иметь крейсерскую скорость 1,26М и плазменные стелс-технологии. Третье. Будет дальше развиваться маневренность машин. Истребитель шестого поколения будет иметь сверхманевренность на сверхзвуковых скоростях. Россия намерена использовать технологии двигателей с управляемым вектором тяги ± 20 град, что позволит самолёту легко маневрировать на углах атаки 60 град. F/A-XX также будет обладать суперманевренностью. Четвертое. Возможность нанесения дальнего удара. Истребители шестого поколения будут обладать очень большой дальностью полёта, что позволит им наносить удары на «супердальних» дистанциях. Истребитель F/A-XX будет оснащен мощным лазерным и электромагнитным оружием, а также ракетами с гиперзвуковой скоростью полета. Пятое. Истребитель нового поколения будет интегрирован со всеми системами боевого управления и поражения - наземными, воздушными, морскими, подводными и космическими. Шестое. Самолеты будут использоваться как в пилотируемом, так и беспилотном режимах (F/A-XX). Седьмое. Увеличение массы истребителей не приведет к потере максимальной скорости. Выводы: 1) Ближайшее будущее за истребителями пятого поколения. 2) При изучении истребителей пяти поколений был сформулирован концепт истребителя шестого поколения. 3) Истребители шестого поколения нескоро войдут на вооружение военно-воздушных сил. 4) Появятся истребители шестого поколения, которые будут беспилотными. 5) Истребитель нового поколения будет интегрирован со всеми системами боевого управления и поражения - наземными, воздушными, морскими, подводными и космическими. 6) Все истребители шестого поколения будут иметь сверхзвуковую крейсерскую скорость. 7) Увеличение максимальной взлетной массы истребителей не приведет к потере максимальной скорости. Источники: 1. П. Плунский, В. Антонов, В. Зенкин, Н. Гордюков, И. Бедретдинов «Истребитель Су-27» - изд-во: Bedretdinov i Ko, 2005 год 2. Сергей Птичкин "Пятерка" авансом "Российская газета" : № 23 (5102) от 4 февраля 2010. — Пермь, 2010. — С. 5. 3. Центр Аэрокосмических исследований Республики Казахстан. 4. Энциклопедия Уголок неба Airwar.ru 5. http://naked-science.ru 6. http://pro-samolet.ru 7. http://rusplt.ru/world 8. http://total-rating.ru 9. http://www.bing.com/images 10. http://www.paralay.com 11. https://ru.wikipedia.org

Категория: Двенадцатая олимпиада (2014/15 уч.год) | Добавил: Service (13.01.2015) | Автор: Воропаев Игорь Эдуардович E W
Просмотров: 792 | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
14-Я ОЛИМПИАДА ЗАВЕРШЕНА!
ИТОГИ ПОДВЕДЕНЫ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК НА УЧАСТИЕ В 15-Й ОЛИМПИАДЕ НАЧНЕТСЯ
1 ОКТЯБРЯ 2017 ГОДА!

Google+
Их многие читают
Збарский Даниил Павлович (12325)
Щур Илья Андреевич (11677)
Кузьминова Анастасия Олеговна (9151)
Бадакова Анастасия (9107)
Чеховская Алена Алексеевна (5273)
Рафаэль (4853)
Иванов Семен Владимирович (4742)
Беляева Александра Сергеевна (4602)
Кошманов Илья Игоревич (4602)
Пушинская Кристина Валерьевна (4062)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017