Эксперименты с обратной стреловидностью

Эксперименты с обратной стреловидностью

Незаметно мелькнула дата: 7 сентября 1997 года в США совершил первый полет предсерийный истребитель пятого поколения F-22 «Раптор». А спустя две с небольшим недели, 25 сентября 1997 года, с летного поля ЛИИ имени М. М. Громова поднялся в небо самолет С-37, разработанный в ОКБ Сухого и ведомый старшим летчиком-испытателем фирмы Игорем Вотинцевым. Он был представлен как прототип российского истребителя пятого поколения.

С той поры прошел десяток лет, но серийными машинами ни наш, ни американский самолеты до сих пор не стали. Почему?

Попытка ответить на этот вопрос неизбежно приведет нас к заключению, что попытки построить летательный аппарат с обратной стреловидностью крыла опять-таки далеко не новы.

Впервые скошенное вперед крыло можно встретить еще в экспериментальных аппаратах немецких конструкторов 40-х годов прошлого века.

Так самолет Юнкере Ju287 представлял собой тяжелый реактивный бомбардировщик, который по замыслу его создателей должен был по скорости превзойти тогдашние истребители и то же время мог заходить на посадку, совершать маневры на малой скорости.

Первый образец этого самолета с четырьмя двигателями Юмо004В, которым на взлете должны были помогать подвесные ракетные ускорители «Вальтер-501», совершил свой взлет 16 августа 1944 года.

По техзаданию самолет этот должен был развивать скорость порядка 1000 км/ч, однако ни в первом полете, ни в последующих таких показателей достичь не удалось. А вскоре полеты были и вообще прекращены.

Виной тому отчасти были весьма капризные реактивные двигатели того времени, отчасти тот факт, что крылья необычной формы и повели себя в полете довольно странно — у них обнаружилась некая тенденция к скручиванию, что потребовало повышения жесткости всей конструкции.

Тем не менее работы на том не остановились. Еще одним экспериментальным летательным аппаратом с крылом обратной стреловидности оказался реактивный истребитель Р209.02 конструкторов Блома и Фосса.

Однако и эта конструкция ввиду скорого окончания войны не была доведена до конца. А документация по обеим машинам вместе с оборудованием, частью специалистов (в том числе и главным конструктором проекта Гансом Боке) и вторым экземпляром Ju287 оказались в СССР.

Впрочем, и американцам кое-что из военных трофеев тоже перепало.

И конструкторы по обе стороны океана принялись доводить новинку до ума. У нас для этой цели были использованы кадры ОКБ-1 и ОКБ Цыбина, базировавшееся в Подмосковье.

В 1947 году работа была в целом закончена, и в небо с аэродрома Л ИИ в Жуковском поднялся сначала опытный шестимоторный ЕФ-131, а вслед за ним и экспериментальный ЛЛ-3 — сверхзвуковой планер, созданный в ОКБ Цыбина. Оба летательных аппарата прошли программу испытаний, но на том, по существу, все дело и кончилось.

Американцы же вообще не «взлетели» с чертежной доски, хотя в 1945 году в НАСА были представлены проекты реактивного бомбардировщика ХВ-53 компании «Конвэйр» и D-558–1 компании «Дуглас».

Правда, в 1948 году в аэродинамической трубе НАСА была проведена серия испытаний самолета Х-1, оснащенного ракетным двигателем и крылом обратной стреловидности.

Но и здесь расчеты, подтвержденные экспериментами, показали, что основной проблемой такого крыла является его коробление, резко уменьшавшее летные характеристики и могущее привести даже к катастрофе.

Проблему эту решали добрых три десятка лет. И лишь после того как в авиации на смену алюминиевым и титановым сплавам стали приходить композитные материалы, в небо поднялся первый американский сверхзвуковой самолет Х-29А, обладавший хорошей управляемостью на малых скоростях. Носовая часть этого аппарата была позаимствована у истребителя F-5A компании «Нортроп». К нему добавили крылья из углепластика, хвостовой стабилизатор, а также дополнительные передние короткие крылышки, служившие для стабилизации самолета в полете.

Оснащенный турбовентиляторным двигателем GEF404 с тягой более 7000 кгс, самолет взлетел 14 декабря 1984 года с аэродрома авиабазы Эдварде в Калифорнии. И вскоре смог показать скорость 1,6 М.

Для того чтобы избежать скручивания крыла при перегрузках, которые возникали в ходе поворотов и прочих маневров на крыло, пришлось поставить особо прочный слоистый пластик и следить за его поведением в ходе испытаний. Впрочем, материаловеды не подвели конструкторов, и за 4 года полетов первого самолета, в ходе которых было совершено 254 вылета, не было зарегистрировано ни одной нештатной ситуации.

На основе полученного опыта в 1985 году руководство «Грумман» предложило Пентагону проект серийного истребителя нового поколения с крылом обратной стреловидности. Однако военные все же предпочли новинки самолет традиционной схемы, получивший обозначение F-22.

Американские военные почему-то считали, что у подобных летательных аппаратов вообще нет никаких перспектив. Но тут на выручку американским новаторам, сами того не подозревая, пришли советские конструкторы. Спутник-шпион засек летательный аппарат с характерным расположением крыльев под углом вперед на аэродроме Саки в Крыму. То был экспериментальный самолет ОКБ Сухого, который позднее получил название Су-32/7.

Однако кончина П. О. Сухого, а затем и финансовые затруднения СССР, приведшие в конце концов к развалу страны, стали основной причиной того, что самолет, спроектированный еще в 80-е годы, был построен в единственном экземпляре лишь в конце 90-х годов XX века.

Сначала его называли С-37, потом переименовали в Су-47, добавили звучное имя «Беркут» и с помпой продемонстрировали на очередном международном авиационно-космическом салоне в Жуковском.

Однако дальше дело так и не пошло. Самолет стал лишь летающей лабораторией по отработке различных технических и технологических решений, которые по идее должны быть реализованы в серийном истребителе пятого поколения.

Как отмечает главный конструктор Су-47 Сергей Короткое, крыло с обратной стреловидностью позволило реализовать большие маневренные характеристики по сравнению с обычным крылом. Отличительными особенностями конструкции Су-47 является также широкое применение композиционных материалов, смешанных конструкций с применением композиционных и металлических элементов. Доля композитов в конструкции Су-47 составляет около 35 %.

Тем временем на Западе тоже не теряют время даром. В то же время Пока шло конструирование, изготовление и испытания «Беркута», Управление по проведению исследований оборонного значения Великобритании проводило оценку исследовательских работ, сделанных по его заказу.

В ходе своих исследований британцы разработали дополнительные средства, которые могут улучшить аэродинамические характеристики самолета с обратной стреловидностью и уменьшить его заметность на экране радара. В частности, предложены подвижные кромки крыла, V-образная форма воздухозаборников и другие новшества.

По их мнению, полностью подвижные кромки крыла улучшают его механизацию и управляемость самолета. «При грамотно составленной программе управления полетом можно добиться, что с увеличением угла атаки концы плоскостей будут отклоняться вниз, препятствуя срыву воздушного потока с плоскости», — утверждают конструкторы. Кроме того, крыло типа «чайка» позволяет скрыть от радаров противника подвешенные под крылом ракеты и бомбы, уменьшая тем самым общую радиозаметность самолета.

Подобные самолеты западные специалисты, как и наши, предназначают прежде всего для палубной авиации. Только вот беда: пока идут столь длительные доводки истребителей пятого поколения, может оказаться, что надобность в них практически отпадет. И в воздух поднимутся летательные аппараты шестого поколения, на которых вообще не будет пилотской кабины.

А у беспилотных летательных аппаратов совсем иная стратегия применения. И понадобится ли им крыло обратной стреловидности, еще вопрос. Так что, возможно, «Беркут» и его коллеги так и останутся в истории авиации своего рода экзотикой, рекордсменами своего времени.