История создания и конструктивно-технологические особенности сверхзвукового истребителя пятого поколения Т-50

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...3

1.Требования к истребителю  пятого поколения……………………………………...4

2.История создания…………………………………………………………………......5

 2.1.Проекты советского периода……………………………………………………. .5

 2.2.Ход работ над комплексом ПАК ФА……………………………………………10

 2.3.Летные испытания………………………………………………………………..12

3.Конструктивно - технологические  особенности………………………………….15

 3.1.Планер…………………………………………………………………………..…15

 3.2.Кабина……………………………………………………………………………18

 3.3.Двигатели…………………………………………………………………………19

 3.4.Вооружение……………………………………………………………………….20

3.5.Радио- и оптоэлектронное  оборудование……………………………………… 22

4.Тактико-технически характеристики……………………………………………....23

Заключение…………………………………………………………………………….25

Литература………………………………………………………………………….….28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 В настоящее время в интересах российских ВВС осуществляется один из самых амбициозных и дорогостоящих военных проектов России - создание многофункционального истребителя пятого поколения ПАК ФА (перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации), или Т-50. Самолёт разрабатывается для замены Су-27 в российских ВВС. Для экспортных поставок на базе ПАК ФА совместно с Индией создаётся экспортная модификация самолёта, получившая обозначение FGFA  (Fifth Generation Fighter Aircraft — истребитель пятого поколения). Ожидается, что первая партия истребителей пятого поколения (14 самолетов) поступит в ВВС для войсковых испытаний уже в 2013 году, а серийные машины должны поступить в войска в 2015 году.

  

Рисунок 1. Сверхзвуковой  истребитель пятого

поколения Т-50

Всего до 2020 года за время действия государственной программы вооружения планируется закупить для армии 60 таких самолетов. Эти машины составят конкуренцию единственному пока в мире принятому на вооружение истребителю пятого поколения - американскому F-22 Raptor, а по ряду параметров должны его превзойти.

Истребитель пятого поколения — новое поколение истребителей, представители которого приняты на вооружении 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 и ОКБ. Сверхзвуковой истребитель пятого поколения Т-50 пока проходит летные испытания, а так же ещё три истребителя 5-го поколения: F-35 (США), J-20 (Китай) и Mitsubishi ATD-X Shinshin (Япония).

Полномасштабное проектирование Т-50 начато после защиты эскизного проекта в 2004 г. Производство серии прототипов Т-50 начато на заводе КнААПО (Комсомольск-на-Амуре) в конце 2006 г. Первый полет прототип Т-50-1 совершил 29 января 2010 г. на аэродроме Дземги в Комсомольске-на-Амуре. Программа первого этапа испытаний ПАК ФА началась 29 апреля 2010 г. на базе ЛИИ в Жуковском (Подмосковье).

Создание ПАК ФА оценивают в 15 млрд долларов, что вчетверо меньше F-22. Стоимость серийного образца не должна превысить 100 млн долл., а эксплуатация, по заявлениям представителей фирмы "Сухой", будет дешевле, чем у Су-27.

1.Требования  к истребителю пятого поколения

Новые самолёты должны были иметь значительно более  высокий боевой потенциал, чем их предшественники.

Основные характеристики истребителей пятого поколения:

• кардинальное уменьшение заметности самолёта в радиолокационном и инфракрасном диапазонах в сочетании с переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации, а также на режимы повышенной скрытности;
• многофункциональность, то есть высокая боевая эффективность при поражении воздушных, наземных и надводных целей;
• наличие круговой информационной системы;
• полет на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа;
• сверхманевренность;
• 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 системами и системами помех;
• повышенная боевая автономность за счет 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 сколько-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.

2.История создания

2.1.Проекты советского периода 

В 80-х годах  советские конструкторы, пожалуй, впервые после войны обеспечили столь явное преимущество отечественных истребителей над американскими, запустив в серию МиГ-29 и Су-27 как ответ на F-16 и F-15. Не говоря уж о сверхманевренности удалось, наконец-то, выйти на примерно мировой или даже превышающий в чём-то уровень в двигателестроении.

Удалось добиться превосходных параметров и в радиолокации, что позволило видеть цели в сложных  условиях (на фоне земли, в горах, в  условиях помех, а также малозаметных целей) лучше, чем это могут американские бортовые РЛС. Ведь общепризнанное отставание в элементной базе, а попросту говоря, в радиодеталях, вовсе не означало отставания в радиоэлектронике, особенно там, где кроме собственно электроники нужна была и серьёзная наука, например, вопросы обработки радиолокационных сигналов, выделение целей в условиях помех и т.п. Удалось внедрить в серию нашлемную систему прицеливания и высокоманёвренные ракеты в комплекте с ней, которые обладали поворотным соплом и могли развернуться на цель буквально на пятачке. Именно из-за отсутствия таких ракет американцы отказались от внедрения подобной системы на F-16 и F-15, сочтя её неэффективной. Удалось увеличить и дальность полёта. Перегоночная дальность истребителя без подвесных баков в 4000 километров – это впечатляет.

Разумеется, не всё удалось  сразу внедрить на серийных машинах, но работа продолжалась. Останавливаться  и почивать на лаврах было нельзя, ведь американцы – не тот народ, чтобы  смириться с превосходством потенциального противника в воздухе. И уступать позиции на оружейном рынке – тем более.

Предварительные работы по созданию многофункционального фронтового истребителя пятого поколения (МФИ) начались ещё в 1979 году. Называлось тогда это И-90 – истребитель 90-х  годов. То есть, работа шла параллельно с американцами. Предусмотрен был и конкурс – в КБ Сухого разрабатывали свою версию.

С учётом необходимости  защиты огромных территорий Союза, микояновцы разработали два самолёта – тяжёлый  многофункциональный истребитель  и лёгкий фронтовой (ЛФИ), как это было и в четвёртом поколении истребителей, причём проекты эти должны были быть максимально унифицированы. Они и выиграли конкурс у КБ Сухого, в 1986 году дальнейшую работу поручили им. С учётом того, что возможности совершенствования лёгкого МиГ-29 были далеко не исчерпаны, Заказчик решил сосредоточить усилия только на МФИ.

Рисунок 2. Многофункциональный фронтовой истребитель МиГ-1.42

Требования  Заказчика, то есть ВВС, к нему были весьма жёсткими. Самолёт должен был  обладать всеми признаками пятого поколения, которые мы уже упоминали: сверхзвуковая  крейсерская скорость; высокая маневренность, как на дозвуковой, так и на сверхзвуковой скорости; малозаметность; многофункциональность, то бишь, способность работы и по воздушным, и по наземным, и по морским целям; улучшенные взлётно-посадочные характеристики; сокращение стоимости лётного часа и наземного обслуживания; 
-    интеграция бортового оборудования в единый информационно-управляющий комплекс с элементами искусственного интеллекта (т.н. экспертные системы), которые в числе прочего не только давали бы рекомендации лётчику, но и "прощали" начинающим грубые ошибки пилотирования; 
- индикация тактической обстановки с возможностью микширования информации, т.е. одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе картинок от различных датчиков (вспоминаем чудо-шлем на Ф-35), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками (это, в частности, позволяет объединить РЛС несколько самолётов в одну как бы виртуальную, но более мощную РЛС. Подобная система реализована на МиГ-31, а потом она же была внедрена и на МиГ-29, и на Су-27).

Планировалось внедрить и  устройство оценки физического состояния  лётчика: при потере сознания оно  автоматически выводило бы самолёт  в безопасный режим. Предусматривался и быстросборный трамплин, который позволял взлетать с коротких участков полосы, уцелевших после бомбёжки. И даже доступ в кабину осуществляется по выдвижному трапу шириной 250 мм, а не с традиционной переносной стремянкой. Было и ещё множество требований, более специфических, часть которых и сейчас, спустя много лет, поражает воображение.

Работа над созданием  отечественных процессоров для  самолёта велась в Зеленограде, двигатели  АЛ-41Ф с управляемым вектором тяги разрабатывало КБ Люльки, аэродинамика проектировалась с участием ЦАГИ, новый способ снижения заметности в радиодиапазоне (на два порядка!) – плазменный – был разработан в исследовательском центре им. М.В. Келдыша, новое катапультное кресло и противоперегрузочный костюм – в КБ "Звезда", и т.д.

Малозаметность обеспечивалась всеми тремя способами: не поступаясь аэродинамикой и сверхманёвренностью, где-то применяли формы, характерные для стелсов (наклонные кили, воздухозаборники S-образной формы, чтобы локаторам не были видны прекрасно отражающие лопатки двигателей); где-то – поглощающую мастику, а где-то – и плазму. Почему плазму не везде? Тот же парадокс "слепоты" стелса: ведь плазма поглощает не только вражеское излучение. Эти три способа должны были обеспечить приемлемую малозаметность без ухудшения других параметров.

Истребитель должен был превосходить разрабатываемый в то же время американский F-22A “Раптор”, сведения о котором уже тогда просачивались по разным каналам нашим конструкторам.

Рисунок 3. Многоцелевой истребитель пятого поколения F-22 «Раптор»

Самолёт получил  рабочий индекс МиГ-1.42, а первая, несколько упрощённая его версия для испытаний – МиГ-1.44. Была проработана и готовилась к постройке значительно улучшенная по характеристикам версия 1.46. Эти три версии не должны никого удивлять: ведь и некоторые конкретные решения принимаются только по результатам испытаний первых образцов, и лучшие мысли могут появиться позже, а иной раз и какой-то смежник может разработать нужный узел только через несколько лет, а пока приходится обходиться тем, что есть. Ф-22 до сих пор дорабатывается, как, впрочем, и любой другой, даже находящийся в серии, самолёт.

Первый опытный  самолёт был готов в начале 90-х годов, а самое необходимое  оборудование для первого вылета (двигатели, например) смежники поставили  в начале 1994 года.

Су-47, он же С-37, он же – Су-27КМ. Противоречивых версий о нём в прессе предостаточно. Начинался он как конкурент МиГ МФИ. Конечно, в проекте были предусмотрены все требования, предъявляемые к пятому поколению но главное, явно видимое отличие от других самолётов – крыло с обратной стреловидностью (КОС).

Эксперименты  с подобным крылом известны давно. Ещё  в 1944 году впервые взлетел немецкий бомбардировщик Юнкерс Ju-287.

Рисунок 4. Немецкий бомбардировщик Юнкерс Ju-287

Сразу же после  войны исследовать КОС начали в ЛИИ (лётно-испытательном институте). Один из планеров П.П. Цыбина с КОС и пороховым ускорителем в 1947 году достигал скорости 1150 км/час. Затем к испытаниям КОС вернулись в 70-х годах.

Достоинства КОС:

1. Сопротивление  воздуху на дозвуковых скоростях  меньше на 20%. 
2. При приближении скорости полёта к скорости звука появляются так называемые ударные волны или скачки уплотнения. Это приводит опять-таки к росту сопротивления, которое называется волновым. У КОС оно меньше. 
3. КОС лучше себя ведёт на больших углах атаки. 
4. У КОС лучше характеристики продольной устойчивости и эффективность органов управления.

Достоинства, важные для самолетов пятого поколения:

1. Отклонённая  "внутрь" передняя кромка лучше  для малозаметности в передней  полусфере. 
2. Оружие (ракеты и бомбы) надо прятать во внутренние отсеки, а они, по понятным причинам, должны находиться вблизи центра тяжести самолёта. У обычных самолётов там же находится и центроплан, элементы крепления крыла, что мешает созданию больших отсеков. У КОС центроплан смещён назад, оставляя место для оружейных отсеков свободным.