Этапы развития маневренной боевой авиации

Таблица 1.3.1.

В настоящее время трудно сформулировать технические характеристики маневренных самолетов шестого поколения. Работа над этим направлением находится в начальной стадии. Но с достаточной достоверностью можно отметить одно из направлений этих разработок. Это создание беспилотных летательных аппаратов, способных в автоматическом или директорном режиме доставлять боевую нагрузку в виде ракет «воздух-воздух» или «воздух-земля» в зону боевого применения.

Для успешного функционирования такого рода авиационных систем необходимо дальнейшее развитие информационных комплексов наземного, воздушного или космического базирования, а также средств, обеспечивающих малую заметность этих систем и надежную защиту информационных каналов связи.

1.3.3 Связь характеристик маневренности с конструктивными параметрами

В течение долгого времени проводился поиск критерия, способного достаточно полно охватить все характеристики маневренности. Было установлено, что наиболее общим крите­рием маневренности является перегрузочная поляра.

Перегрузочная поляра строится в координатах п_х ; п_у (рис. 1.3.1). По осям этой поляры откладываются параметры, имеющие однозначную связь с основными параметрами маневренности:

скорость углового разворота по курсу

скороподъемность при постоянной скорости V^*_у = n_x V.

Следует отметить, что V^*_у имеет определенный физический смысл:

,

где: G — вес самолета;

Р — сила тяги двигателя;

Q — сила лобового сопротивления;

V — скорость полета;

п_х — продольная перегрузка;

п_у — вертикальная перегрузка.

Этот параметр характеризует превышение удельной мощности активных сил двигателя над пассивными силами аэродинамического сопротивления. Таким образом, обе координаты перегрузочной поляры однозначно связаны с основными характеристиками маневренности самолета. На перегрузочной поляре можно отобразить также дополнительную информацию, показывающую различные ограничения по перегрузке:

п_{у тах} — ограничение по прочности;

п_у^доп. — ограничение, соответствующее предельно допустимым углам атаки (из условий устойчивости и управляемости самолета), в пределах которых характеристики самолета обеспечивают безопасное и комфортное пилотирование;

п_у^ф — ограничение по физиологическим возможностям пилота, определяемое эргономикой кабины летчика и его возможностью переносить высокие перегрузки при сохранении способности управления самолетом.

Точка перегрузочной поляры при п_х = 0 называется установившейся перегрузкой п_у ^уст, показывает уровень перегрузки и соответствующую ей угловую скорость, которую может развить маневренный самолет при сохранении постоянной скорости полета.

Рис. 1.3.1 Перегрузочная поляра

Используя перегрузочную поляру, можно сравнить характеристики различных маневренных самолетов и дать рекомендации по тактике их маневрирования в воздушном бою. Самолет А имеет более высокий уровень установившихся перегрузок, чем самолет В, но худшие разгонные характеристики при умеренных значениях п_у. Отсюда можно сделать вывод, что тактика самолета А в воздушном бою - маневрирование на высоких перегрузках, которые можно рекомендовать при движении в горизонтальной плоскости. У самолета В тактика воздушного боя должна быть построена на возможности высокой скороподъемности и хороших разгонов, т.е. маневрирование должно осуществляться преимущественно в вертикальной плоскости.

Связь перегрузочной поляры с основными параметрами самолета.

При проектировании маневренного самолета, удовлетворяющего заданным требованиям маневренности, необходимо иметь связь всех проектных параметров самолета с перегрузкой поляры. Однако точное решение этой задачи затруднено даже при использовании сложных программ машинного проектирования вследствие большого количества нелинейных характеристик, различных ограничений и отсутствия точных методов расчета аэродинамических характеристик на больших углах атаки. Поэтому для понимания основных связей перегрузочной поляры с основными параметрами, используемыми при проектировании, необходимо получить конечную формулу, которая хотя бы в приближенном виде давала возможность правильно определить основные направления проектирования. Такую упрощенную формулу можно получить, используя следующие соотношения:

где: λ — удлинение крыла самолета, λ = l² /S ; Р — тяга двигателя; P₀ — тяга при Н = 0, М = 0; Р'(Н, М) — безразмерные коэффициенты, учитывающие связь тяги самоле­та при Н = 0, М = 0 с полетным значением; Су — коэффициент подъемной силы при за­данной перегрузке; — весовая отдача само­лета по топливу; G₀ — взлетный вес; G _T — вес топлива; - коэффициент, учитывающий количество израсходованного топлива; обычно при сравнении маневренных характеристик, принимается = 0,5; e — коэффициент, который учитывает ухудшение несущих свойств самолета в результате нарушения эллиптично­сти распределения нагрузки по размаху крыла.

Главное приближенное соотношение - это использование квадратичного вида поляры, однако для оценки различных решений это приближение допустимо.

Подставляя эти соотношения в формулу для расчета перегрузки , можно получить формулу перегрузочной поляры:

, где:

₀ — тяговооруженность самолета при Н = 0, М = 0;

Q ₀— сила сопротивления при угле атаки α = 0.

Приняв п_х = 0 и пренебрегая соотношением , что допустимо для самолетов с высоким уровнем тяговооруженности, можно получить упрощенную формулу для расчета установившейся перегрузки:

Получив эти основные соотношения, определяющие перегрузочную поляру, целесообразно рассмотреть возможность изменения и пути улучшения каждого из входящих в формулу параметров, разделив их на следующие группы:

- силовой установки;

- аэродинамической компоновки;

- основных ограничений по п_у.