Su -47 "Berkut" - experimentell mångsidig jaktplan

2024 Författare: Matthew Elmers | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 22:35

Beskrivning av flygplanet

I slutet av september 1997 ägde rum en historisk händelse i rysk luftfarts historia - flygningen av ett nytt försöksflygplan, Su -47 "Berkut", som kunde bli en prototyp av femte generationens inhemska stridsflygplan. En rovdjur svart fågel med en vit näsa, som bryter sig bort från betongen på landningsbanan på flygfältet i Zhukovsky, försvann snabbt in i den grå himlen nära Moskva och meddelade med dunder av dess turbiner början på ett nytt skede i ryska biografin stridsflygplan.

Forskning om utseendet på en femte generationens fighter började i vårt land, som i USA, i mitten av 1970-talet, då fjärde generationens flygplan-SU-27 och MiG-29-bara tog sina "första steg ". De nya flygplanen skulle ha en betydligt högre stridspotential än sina föregångare. Ledande branschforskningscenter och designbyråer var inblandade i arbetet. Tillsammans med kunden formulerades gradvis de viktigaste bestämmelserna i konceptet med den nya jägaren - multifunktionalitet, d.v.s. hög effektivitet i nederlaget för luft-, mark-, yt- och undervattensmål, närvaron av ett cirkulärt informationssystem, utveckling av kryssningsflyglägen vid överljudshastigheter. Det var också tänkt att uppnå en dramatisk minskning av flygplanets synlighet i radar- och infraröda intervall i kombination med övergången av inbyggda sensorer till passiva metoder för att erhålla information, liksom till sätt att öka smygande. Det var tänkt att integrera alla tillgängliga informationsverktyg och skapa inbyggda expertsystem.

Flygplanet av den femte generationen skulle ha förmågan att utföra allomfattande bombardering av mål i nära luftstrid, samt att utföra flerkanalig missilskjutning under långdistansstrid. Tillhandahålls för automatisering av kontroll av inbyggd information och störningssystem; ökad stridsautonomi på grund av installationen av en taktisk lägesindikator i cockpiten på ett enkelplansflygplan med möjlighet att blanda information (dvs. samtidig utmatning och överlappning i en enda skala av "bilder" från olika sensorer), samt användning av telekodinformationsutbytessystem med externa källor. Aerodynamiken och system ombord på femte generationens jaktplan skulle ge möjligheten att ändra flygplanets vinkelorientering och bana utan några märkbara förseningar, utan att kräva strikt samordning och samordning av kontrollorganens rörelser. Flygplanet var tvunget att "förlåta" grova pilotfel i ett stort antal flygförhållanden.

Det var planerat att utrusta det lovande flygplanet med ett automatiserat styrsystem för att lösa taktiska problem, som har ett expertläge "för att hjälpa piloten".

Ett av de viktigaste kraven för den ryska femte generationens jaktplan var "supermanövrerbarhet" - förmågan att upprätthålla stabilitet och kontrollerbarhet vid angreppsvinklar på 900 eller mer. Det bör noteras att "supermanövrerbarhet" ursprungligen figurerade i kraven för den amerikanska femte generationens jaktplan, skapad nästan samtidigt med det ryska flygplanet, under ATF-programmet. Men i framtiden tvingades amerikanerna, som stod inför den svårlösliga uppgiften att kombinera låg sikt, supersonisk marschfart och "supermanövrerbarhet" i ett flygplan, offra det senare (manövrerbarheten hos den amerikanska ATF / F-22-jakten är förmodligen bara närmar sig nivån uppnådd på det moderniserade flygplanet Su-27, utrustat med ett tryckvektorstyrsystem). Det amerikanska flygvapnets vägran att uppnå supermanövrerbarhet motiverades i synnerhet av den snabba förbättringen av luftfartsvapen: utseendet på mycket manövrerbara all-missiler, hjälmmonterade målbeteckningssystem och nya hominghuvuden gjorde det möjligt att överge obligatoriskt inträde i fiendens bakre halvklot. Man antog att luftstrid nu skulle genomföras på medellång räckvidd, med övergången till det manövrerbara skedet endast som en sista utväg, "om något gjordes fel".

Men i militärflygens historia har de upprepade gånger övergivit nära manövrerbara flygstrider, men senare teoretiska beräkningar motbevisades av livet - i alla väpnade konflikter (med undantag kanske av de falska "Desert Storm") -kämparna som gick i strid på långa avstånd, som i regel, överförde de den till kortare sträckor och slutade ofta med en markerad kanonsprängning, och inte en raketuppskjutning. En situation förutses när förbättringen av elektroniska krigföringssystem, liksom en minskning av radarn och termisk signatur av krigare kommer att leda till en minskning av den relativa effektiviteten för lång- och medeldistansmissiler. Dessutom kommer fienden som snabbt kommer att kunna orientera sin fighter i riktning mot målet att ha en fördel, vilket gör det möjligt att utnyttja hans missilers dynamiska kapacitet fullt ut. Under dessa förhållanden är det av särskild vikt att uppnå de högsta möjliga vinkelhastigheterna med ostadig svängning vid både subsoniska och supersoniska hastigheter. Därför förblev kravet på övermanövrerbarhet för den ryska femte generationens jaktplan, trots problemets komplexitet, oförändrat.

Som en av lösningarna som ger de nödvändiga manöveregenskaperna övervägdes användningen av en framåt svepad vinge (KOS). En sådan vinge, som ger vissa layoutfördelar jämfört med en rak svepad vinge, försökte användas i militär luftfart redan på 1940 -talet.

Det första jetflygplanet med en framåt svept vinge var det tyska Junkers Ju-287-bombplanet. Bilen, som gjorde sitt första flyg i februari 1944, var konstruerad för en maximal hastighet på 815 km / h. I framtiden gick två erfarna bombplan av denna typ till Sovjetunionen som troféer.

Under de första efterkrigsåren genomförde vårt land sin egen forskning om KOS i samband med höghastighetsmanövrerbara flygplan. År 1945, på instruktion från LII, började designern P. P. Tsybin konstruera experimentella segelflygplan avsedda för att testa aerodynamiken hos lovande fighters. Segelflygplanet fick höjd, bogserat av flygplanet och dök för att accelerera till transoniska hastigheter, inklusive pulverförstärkaren. En av segelflygplanen, LL-Z, som gick in i försök 1947, hade en framåt svept vinge och nådde en hastighet på 1150 km / h (M = 0,95).

Men vid den tiden var det inte möjligt att inse fördelarna med en sådan vinge, tk. KOS visade sig vara särskilt mottagligt för aerodynamisk divergens, förlust av statisk stabilitet när vissa hastighetsvärden och attackvinklar uppnåddes. Den tidens konstruktionsmaterial och teknik tillät inte skapandet av en framåtriktad vinge med tillräcklig styvhet. Skaparna av stridsflygplan återvände till baksvep först i mitten av 1970-talet, när Sovjetunionen och USA började arbeta med att studera utseendet på en femte generationens stridsflygplan. Användningen av KOS gjorde det möjligt att förbättra styrbarheten vid låga flyghastigheter och öka aerodynamisk effektivitet inom alla områden av flyglägen. Det framåt svepade vingarrangemanget gav bättre artikulation av vingen och flygkroppen, samt optimerade tryckfördelningen på vingen och PGO. Enligt beräkningar från amerikanska specialister borde användningen av en framåt svepad vinge på ett F-16-flygplan ha lett till en ökning av vinkelhastigheten med 14%och verkningsradien med 34%, medan tagningen -avstigning och landningsavstånd minskades med 35%. Framstegen inom flygplanskonstruktionen gjorde det möjligt att lösa problemet med divergens genom användning av kompositmaterial med ett rationellt arrangemang av fibrer, vilket ökar vingens styvhet i de givna riktningarna.

Inrättandet av CBS innebar emellertid ett antal komplexa uppgifter, som bara kunde lösas till följd av storskalig forskning. För dessa ändamål, i USA, byggdes flygplanet Gruman X-29A enligt order från BBC. Maskinen, som hade Duck aerodynamisk design, var utrustad med en KOS med en svepvinkel på 35╟. X-29A var en rent experimentell maskin och kunde naturligtvis inte fungera som en prototyp för ett riktigt stridsflygplan. För att minska kostnaden användes enheter och sammansättningar av seriekämpar i stor utsträckning i dess design (flygkroppens näsa och det främre landningsstället - från F -5A, huvudlandningsstället - från F -16, etc.). Experimentflygplanets första flygning ägde rum den 14 december 1984. Fram till 1991 gjorde de två byggda flygplanen totalt 616 flygningar. X-29A-programmet gav dock inte lagrar till sina initiativtagare och betraktas i USA som misslyckat: trots användningen av de mest moderna strukturmaterialen lyckades amerikanerna inte helt hantera aerodynamisk divergens, och KOS var ingen längre betraktat som ett attribut för lovande flygvapenskrigare och den amerikanska flottan (i synnerhet bland de många layouter som studerades under JSF-programmet fanns det inga framåtriktade flygplan).

Faktum är att den amerikanska strategiska kryssningsmissilen Hughes AGM-129 ASM, utformad för att beväpna B-52-bombplan, var det enda flygplanet med en KOS som kom in i serien. Men i förhållande till detta flygplan berodde valet av en framåt svept vinge främst på överväganden av smyg: radarstrålningen som reflekterades från vingens framkant skyddades av raketkroppen.

Arbetet med att bilda utseendet på ett inhemskt manövrerbart flygplan med KOS utfördes av landets största flygforskningscentra - TsAGI och SibNIA. I synnerhet vid TsAGI blåstes en modell av ett flygplan med en KOS, gjord på basis av MiG-23-flygplanet, och i Novosibirsk studerades layouten för SU-27 med en framåt svepad vinge. Den befintliga vetenskapliga grunden tillät Sukhoi OKW att hantera den oöverträffade svåra uppgiften att skapa världens första överljudsstridsflygplan med en framåt svepad vinge. 1996 kom ett fotografi av en modell av en lovande stridsflygplan med KOS, visat för ledningen för det ryska flygvapnet, på sidorna i flygpressen. Till skillnad från amerikanska X-29A gjordes den nya maskinen enligt "triplane" -schemat och hade en tvåfins vertikal svans. Närvaron av en bromskrok föreslog möjligheten av en skeppsbaserad jaktplan. Vingspetsarna rymde luft-till-luft-missiler.

Sommaren 1997 fanns prototypen för den femte generationens fighter från Sukhoi Design Bureau (liksom dess "rival" MAPO-MIG, känd som "1-42") redan på området Gromov Flight Research Institute i Zhukovsky. I september påbörjades höghastighetstaxning, och den 25: e samma månad gjorde planet, som lärde sig arbetsindexet för Su-47 och det stolta namnet "Berkut", piloterat av testpilot Igor Votintsev, sitt första flyg. Det bör noteras att det ryska flygplanet släpade efter sin amerikanska rival-den första erfarna Lockheed-Martin F-22A Raptor (Eagle-Burial) -kämpen med bara 18 dagar (Raptor gjorde sitt första flyg den 7 september, den 14 september igen tog fart, varefter flyg stoppades fram till juli 1998 och F-22A sattes färdigt).

Låt oss försöka få en uppfattning om det nya flygplanet för Sukhoi Design Bureau, baserat på fotografier av ett experimentellt flygplan, samt några material om Su-47, publicerade på ryska och utländska pressens sidor.

"Berkut" är tillverkat enligt det aerodynamiska schemat "longitudinal integral triplane", som har blivit ett varumärke för flygplanet i denna OKW. Vingen parar sig smidigt med flygkroppen och bildar ett enda lagersystem. Funktionerna i layouten inkluderar utvecklade vingeinflöden, under vilka oreglerade luftintag i motorerna är placerade, med en tvärsnittsform nära en sektion av en cirkel.

Flygplanets flygplan görs med omfattande användning av kompositmaterial (CM). Användningen av avancerade kompositer ger en ökad vikteffektivitet med 20-25%, en resurs-med 1,5-3,0 gånger, en materialutnyttjandegrad på upp till 0,85, en minskning av arbetskostnaderna för tillverkning av delar med 40-60%, som samt erhålla erforderliga termiska och radiotekniska egenskaper. Samtidigt indikerar experiment som utförts i USA under F-22-programmet en lägre stridsöverlevnad för CFRP-strukturer jämfört med strukturer gjorda av aluminium och titanlegeringar.

Kämparnas vinge har en utvecklad rotdel med ett stort (cirka 750) rätvinkligt svep längs framkanten och en fribärande del med ett framåt svep som jämnt passar ihop med det (cirka 200 längs framkanten). Vingen är utrustad med flaperons, som upptar mer än hälften av spannet, samt ailerons. Kanske, förutom fronten, finns det också avböjbara strumpor (även om de publicerade bilderna på Su-47 inte tillåter oss att göra en entydig slutsats om deras närvaro).

Den helt rörliga främre horisontella svansen (PGO) med en spännvidd på cirka 7,5 m har en trapetsform. Dess svepvinkel längs framkanten är cirka 500. Den bakre horisontella svansen på ett relativt litet område är också svängbart, med en svepvinkel längs fronten, förutom cirka 750. Dess spännvidd är cirka 8 m.

Den tvåfina vertikala svansen med roder är fäst vid vings mittparti och har en "kammare" utåt.

Kapaciteten i Su-47 cockpit är nästan identisk med Su-27-jaktplanet. På modell av flygplanet, vars fotografi uppträdde på sidorna i utländsk press, görs ficklampan felfri, liksom den hos American Raptor (detta förbättrar sikten, hjälper till att minska radarsignaturen, men komplicerar utkastningsprocessen).

Su-47: s främsta enhjuliga landningsställsstöd är fästa vid flygkroppen och dras in framåt under flygning med hjulen som blir till nischer bakom motorns luftintag. Det främre tvåhjulsstödet dras in i flygkroppen framåt i flygriktningen. Chassibasen är cirka 8 m, banan är 4 m.

Pressen rapporterade att prototypflygplanet var utrustat med två motorer från Perm NPO Aviadvigatel D-30F6 (2x15500 kgf, torrvikt 2x2416 kg), som också användes på MiG-31 avlyssningskämpar. Men i framtiden kommer dessa turbofanmotorer uppenbarligen att ersättas av femte generationens motorer.

Det råder ingen tvekan om att den nya maskinen använder den mest moderna utrustningen ombord som skapats av den inhemska industrin - en digital flerkanalig EDSU, ett automatiserat integrerat styrsystem, ett navigeringskomplex, som inkluderar en INS baserad på lasergyroskop i kombination med satellitnavigering och en "digital karta", som redan har funnits tillämpning på sådana maskiner som Su-30MKI, Su-32 /34 och Su-32FN / 34.

Flygplanet kommer sannolikt att utrustas (eller kommer att utrustas med) en ny generation integrerade livsstöds- och besättningssystem.

För att styra flygplanet, såväl som på Su-47, är det troligt att en lateral låg hastighet kontrollpinne och en dragmätare gas används.

Platsen och storleken på antennerna för borradioelektronisk utrustning vittnar om designernas önskan att ge allround-synlighet. Förutom den huvudsakliga luftburna radarn, som ligger i näsan under den ribbade kåpan, har jägaren två bakre antenner installerade mellan vingen och motorns munstycken. Strumporna i den vertikala svansen, stänkskärmarna och PGO är antagligen också upptagna av antenner för olika ändamål (detta framgår av deras vita färg, som är typisk för inhemska radiotransparenta fack).

Även om det inte finns någon information om den luftburna radarstationen som används på Berkut-flygplanet, kan indirekt om den potentiella kapaciteten hos radarkomplexet för femte generationens krigare, som kan skapas på grundval av Su-47, bedömas utifrån informationen publicerad i den öppna pressen om den nya luftburna radarn, utvecklad sedan 1992 av "Phazotron" -föreningen för lovande krigare. Stationen är utformad för att placeras i näsan på ett flygplan i "viktkategorin" Su-35/47. Den har en platt fasad matrisantenn och fungerar i X-bandet. Enligt företrädare för icke -statliga organisationer antas att för att utöka täckningsområdet i de vertikala och horisontella planen är det möjligt att kombinera elektronisk och mekanisk skanning, vilket ökar synfältet för den nya radarn med 600 åt alla håll. Detektionsområdet för luftmål är 165-245 km (beroende på deras RCS). Stationen kan spåra 24 mål samtidigt och säkerställa samtidig användning av missilvapen mot åtta fiendens flygplan.

"Berkut" kan också utrustas med en optisk lokaliseringsstation placerad i den främre flygkroppen, framför pilotens tak. Precis som i SU-33 och SU-35 kämparna förskjuts stationshållaren åt höger för att inte begränsa pilotens syn. Förekomsten av en optisk lokaliseringsstation, som troligen inkluderar tv, värmeavbildning och laserutrustning, samt en radarstation bakifrån, skiljer den ryska bilen från den amerikanska analogen av F-22A.

I enlighet med kanonerna för stealth -teknik kommer det mesta av den inbyggda beväpningen av stridsfordon som skapats på grundval av Berkut uppenbarligen att placeras inuti flygramen. Under förhållanden när flygplanet kommer att fungera i luftrum som inte har ett kraftfullt luftvärnsrobotdäck och mot en fiende som inte har moderna fighters, är det tillåtet att öka stridsbelastningen genom att placera några av vapnen på externa hårdpunkter.

I analogi med Su-35 och Su-47 kan det antas att det nya multifunktionella fordonet kommer att bära ultralånga och långdistans luft-till-luft-missiler, särskilt UR, känd som KS-172 (detta tvåstegsmissil som kan utveckla hypersonisk hastighet och är utrustad med ett kombinerat homing-system som kan nå luftmål på ett avstånd av mer än 400 km). Användningen av sådana missiler kommer sannolikt att kräva extern målbeteckning.

Men den främsta kalibern hos en lovande stridsflygplan kommer uppenbarligen att vara missilskjutare av medeldistans av typen RVV-AE, som har ett aktivt slutgiltigt radarsystem och är optimerade för placering i flygplanets lastutrymmen (den har en låg bildförhållande vinge och fällbara gitterroder). NPO Vympel tillkännagav framgångsrika flygprov på Su-27-flygplanet av en förbättrad version av denna missil, utrustad med en dis-ramjetmotor (ramjet). Den nya modifieringen har ökat räckvidd och hastighet.

Som tidigare bör luft-till-luft-missiler med kort räckvidd också spela en viktig roll för flygplanens beväpning. På utställningen MAKS-97 demonstrerades en ny raket av denna klass, K-74, skapad på grundval av UR R-73 och skiljer sig från den senare genom ett förbättrat termiskt homing-system med en målfångningsvinkel ökad från 80-900 till 1200. Användningen av ett nytt termiskt hominghuvud (TGS) gjorde det också möjligt att öka det maximala målförstörningsområdet med 30% (upp till 40 km). Utvecklingen av K-74 började i mitten av 1980-talet och började flygtester 1994. Raketen är för närvarande klar för serieproduktion.

Förutom att skapa en förbättrad sökare för UR K-74, arbetar NPO Vympel med ett antal andra kortdistansmissiler, som också är utrustade med ett motorstyrsystem för vektorer.

Troligen kommer 30-mm-GSh-301-kanonen också att behållas som en del av den inbyggda beväpningen av lovande krigare.

Liksom andra inhemska multifunktionella flygplan-Su-30MKI, Su-35 och Su-47, kommer det nya flygplanet uppenbarligen också att ha strejkvapen-högprecision UR och KAV luft-till-yta-klass för att engagera mark- och ytmål, som liksom radarfiende.

Defensivsystemets kapacitet, som kan installeras på en lovande fighter, kan bedömas av utställningarna som visades på MAKS-97-utställningen. I synnerhet demonstrerade Aviakonversiya -företaget ett kombinerat lokkmål (KLC) för skydd mot missiler med radar-, värme- och laserhuvudhuvuden. Till skillnad från de passiva skyddsanordningarna som används på inhemska och utländska stridsflygplan, är KLC effektiv i alla våglängder som används i hem-huvuden för luft-till-luft- och yt-till-luft-missiler. KLC är en förbränningszon som bildas bort från det skyddade flygplanet på grund av användningen av en riktad gasström. En brandfarlig vätska förs in i strålen (i synnerhet kan det vara bränslet som används av flygmotorer), sprutas för att få en bränsle-gasblandning, som sedan antänds. Förbränningen bibehålls under en förutbestämd tid.

Värmestrålningen i förbränningszonen är ett falskt mål för ammunition med sökare som arbetar inom det infraröda området. Spektralsammansättningen för det brinnande molnet är identisk med spektralkompositionen för strålningen från det skyddade objektet (samma bränsle används), vilket inte tillåter TGS att skilja ett falskt mål med spektrala egenskaper och hitta ett falskt mål vid en fast avstånd från det verkliga objektet tillåter inte TGS att välja det efter banfunktioner.

För att skydda mot ammunition med ett radarstyrsystem används plasmabildande tillsatser i KLC, vilket leder till en ökning av reflektionen av radiovågor från förbränningszonen. Sådana tillsatser bildar fria elektroner vid förbränningstemperaturen. När deras koncentration är tillräckligt hög reflekterar det brinnande molnet radiovågor som en metallkropp.

För laservåglängdsintervallet används finfördelade pulver av ämnen i lasrarnas arbetskroppar. Under bränningsprocessen avger de antingen elektromagnetiska vågor vid samma frekvens som målbelysningslasern fungerar, eller, utan bränning, förs ut ur förbränningsområdet och avger under kylning elektromagnetiska vågor inom det erforderliga området. Strålningseffekten måste motsvara effekten av signalen som reflekteras från det skyddade föremålet när den belyses av fiendens laser. Det regleras av valet av ämnen som tillsätts till den brandfarliga vätskan och deras mängd.

I ett antal publikationer, utan referens till källorna, publiceras egenskaperna hos det nya flygplanet. Om de överensstämmer med verkligheten, så är "Berkut", som helhet, i "viktkategorin" för Su-27-jaktplanet och dess modifierade versioner. Avancerad aerodynamik och ett styrsystem för dragkraftsvektorer bör ge lovande jaktföljare av Su-47 överlägsenhet i nära manövrerbara luftstrider över alla befintliga eller förutspådda potentiella motståndare. Alla andra krigare har vid mötet med ryska Berkut och amerikanska Gravedigger Eagle en mycket blygsam chans att återvända till sitt flygfält. Lagarna i vapenkapplöpningen (som naturligtvis inte slutade efter Sovjetunionens "självupplösning") är grymma.

Vid ett tillfälle gjorde slagfartygets utseende "Dreadnought" alla tidigare byggda slagfartyg föråldrade. Historien är repetitiv.