Субъективно, однодвигательные истребители имеют преимущество перед двухдвигательными, учитывая их низкую стоимость, расходы на эксплуатацию, простоту обслуживания и сравнительно высокие лётные характеристики. Кто-то считает, что однодвигательные самолёты, по определению, менее живучи и не так эффективны как их двухдвигательные “собратья”…
Истребители прошедших мировых войн были, в основном, однодвигательными. Двухдвигательные истребители P-38 Lightning и Messerschmitt Bf 110 имели катастрофические последствия, в отличие, например, от Me Bf 109, или Spitfire, поскольку были большими, тяжёлыми, имели малые допустимые перегрузки и плохую поперечную управляемость — с потерей одного двигателя истребитель становился хорошей мишенью для врага.
"Расцвет" однодвигательных истребителей пришёлся на послевоенный период, не считая двухдвигательного English Electric Lightning — первого истребителя, имевшего сверхзвуковую крейсерскую скорость.
Подъём двухдвигательных истребителей наступил тогда, когда понятие “многоцелевой” стало нормой. Первопроходцем оказался F-4 Phantom — не “звезда”, что в воздушном бою, что при поражении наземных целей.
Однодвигательные самолёты, как правило, дешевле, не так затратны в эксплуатации, легки в обслуживании и не так требовательны к условиям базирования. Малогабаритные, более лёгкие самолёты, довольствующиеся короткими и узкими взлётно-посадочными полосами (ВПП), имеют некоторое тактическое преимущество. Особенно, если самолёты предназначены для взлёта/ посадки с использованием 500-метровых ВПП.
Однодвигательные самолёты бесценны в двух случаях: подготовка пилотов и осуществление бóльшего количества самолётовылетов, причём за ту же стоимость. Кроме того, однодвигательный самолёт легче замаскировать. В результате, только двухдвигательный F-5 Freedom Fighter был своего рода “эталоном” — из-за малых размеров и массы.
Характеристики
Пусть на моей могиле выбьют лишь мои параметры, но люди будут меня помнить /Мэрилин Монро/
Причин, по которым истребители с одним двигателем более эффективны в бою, несколько. Однодвигательный истребитель склонен быть меньше, легче, к тому же оптимизирован аэродинамически, что автоматически повышает его живучесть. Установка одного двигателя приводит к концентрации массы самолёта у его продольной оси — снижается момент инерции, повышается градиент нарастания крена.
Градиент нарастания крена F-16 Fighting Falcon сопоставим с F-22 Raptor и это при том, что последний отличается наличием системы управления вектором тяги, позволяющей ему использовать для крена все органы управления.
Малое лобовое сопротивление обеспечивает более высокую крейсерскую скорость. F-16 с двумя ракетами без форсажа спокойно разгоняется до 1,1 Маха, мог бы и больше, если бы не дополнительное сопротивление хвостовой части. Для сравнения, крейсерская скорость F-15 Eagle — всего 0,71 М, при том что у него приличная тяговооружённость, причина — высокое лобовое сопротивление в крейсерском полёте.
Однодвигательный F-104 Starfighter имел крейсерскую скорость 1,1 М. Сверхзвуковой диапазон “почившего” F-104 был предпочтительнее, чем у ныне “здравствующего” F-22 — полёт в течение 15 мин на скорости 2 М, тогда как F-22 может лететь примерно столько же со скоростью 1,5 М!
Хорошая тяговооружённость однодвигательных истребителей обеспечивает хороший их разгон. F-16 отличается лучшим разгоном среди всех маломерных американских истребителей, а F-106 и J 35 Draken разгонялись наравне с двухдвигательным F-4, тогда как F-104 значительно превосходил всех троих озвученных “игроков”. Разгон F-16 в трансзвуковом диапазоне лучше, чем у F-22 (0,8–1,2 М на высоте 30000 футов) — 28 секунд против 33 секунд. Справедливости ради, F-22 лучше в сверхзвуковом диапазоне. F-16 и F-22 существенно превосходят F-15 по разгону из-за высокого лобового сопротивления хвостовой части последнего.
Рост лобового сопротивления у двухдвигательных истребителей происходит по трём причинам.
Во-первых — установка в хвостовой части самолёта дополнительных конструктивных элементов (наплывы, зализы), разделяющих двигатели.
Во-вторых — рост лобового сопротивления двигателя: двигатель F-16 при тяге 129,7 кН имеет диаметр входного отверстия 88 см, тогда как двигатель F-18 Hornet имеет тягу 78,7 кН и диаметр входа 79 см. Таким образом, отношение тяги к площади входа составляет 21,33 Н/кв.см для F-16 и 16,05 Н/кв.см для F-18. И это при том, что оба двигателя сходны по технологиям…
В-третьих — увеличение диаметра фюзеляжа приводит к росту сопротивления формы и профильному сопротивлению, нарушению правила площадей, что приводит к росту волнового сопротивления.
Как бы нелепо это звучало — однодвигательные истребители более “живучи” в бою. У большинства современных двухдвигательных истребителей двигатели расположены так близко, что при нанесении повреждения одному из них, будет нанесён ущерб и другому. При потере двухдвигательным истребителем одного двигателя тяга снижается в два раза, а эффективность самолёта в целом — процентов на восемьдесят, что делает истребитель лёгкой добычей для врага. Причина — большая асимметричная тяга (момент инерции), создаваемая только одним работающий двигателем… Так что у двухдвигательного самолёта “больше” шансов получить повреждение в бою, но не больше шансов “выжить”, получив повреждение… Такова ирония.
Боевая подготовка
Всякое везение — результат долгой подготовки… /Наталья Жильцова/
Даже в мирное время бóльшая живучесть двухдвигательного самолёта — не факт: однодвигательный F-106 за первые 90000 часов налёта потерял 15 самолётов, тогда как F-4 — 17. По итогам 213000 часов, он имел 26 потерь, по сравнению с 44 — у F-4. Очевидно, что более “сложный” F-4 имел худшие показатели, чем F-106, несмотря на наличие двух двигателей. Мало того, со временем “живучесть” F-106 улучшилась, а F-4 стала ещё хуже…
Коэффициент потерь F-104 составил 26,7 на 100000 часов налёта, по сравнению с 12,2 для F-106 и 20,7 для F-4. Виноват не двигатель! Как только Lockheed представила ВВС США перехватчик F-104, ВВС дали команду корпорации “превратить” F-104 в истребитель-бомбардировщик…
Основной причиной больших потерь F-104 в ВВС ФРГ было неправильное обучение пилотов. Немецкие лётчики прошли обучение на Starfighter в США — в пустыне, с чистым небом и большим пространством. Изменение условий применения самолётов на центральноевропейские привело к росту катастроф, сопоставимых с двухдвигательными истребителями. Пилоты, выводя самолёт за предельные значения углов атаки, не учитывали склонности F-104, в этом случае, увеличивать тягу и разгоняться. Кроме того, ВВС ФРГ использовали F-104 в “роли” бомбардировщика, что привело к широкому применению самолёта на малых высотах, тогда как из-за сложного прицельно-навигационного комплекса самолёт считался “перегруженным”…
Канадские CF-104 были более надёжными, чем двухдвигательные T-37, T-38 и CF-5! Обидное прозвище CF-104 — “вдоводел” никак не связано с двигателем, тем более их количеством, а объясняется тем, что по иронии судьбы CF-104 “вынудили” стать маловысотным бомбардировщиком, несмотря на то, что конструктор видел в нём высотный скоростной (1,4 М) перехватчик бомбардировщиков. У Starfighter было небольшое крыло с острой, как бритва кромкой, оптимизированной для сверхзвукового полёта. На небольших маловысотных скоростях высокая нагрузка на крыло и срыв потока с передней кромки приводили к тому, что шансов “восстановится” при маневрировании не было…
Несмотря на “однодвигательность” шведский JAS-39 Gripen более безопасен, чем CF-18 — 13% потерь CF-18 против 2% Gripen; коэффициент потерь 0,36% у CF-18 против 0,08% у Gripen.
У F-16 после 11 млн лётных часов — 493 потери. F-22 за 100000 лётных часов потерял 4 самолёта. Соразмерно… но какой налёт?!
В целом у F-15 показатель аварийности 2,36 на 100000 часов, а у F-16 — 4,48. Однако потери F-16 из-за отказа двигателя не значимы, причиной основных потерь стали отказы системы управления и человеческий фактор. С другой стороны, большинство потерь F-15 произошли из-за возгорания двигателя, что означает — коэффициент потерь, связанных с двигателем, фактически, выше у F-15, чем у F-16.
Потери F-18 — 3,6 на 100000 часов налёта, у Gripen — 2,46; сравните с 1,25 для Eurofighter Typhoon и 6,25 для Rafale.
Хорватские МиГ-21 “приближаются” к концу своего срока службы и не имеют достаточного технического обслуживания — ни один хорватский МиГ-21 не был потерян из-за проблем с двигателем…
Боевые действия
Война — это по большей части каталог грубых ошибок /Уинстон Черчилль/
Во время войны в Персидском заливе было потеряно пять А-10 в 8084 боевых вылетах — коэффициент потерь 0,62 на 1000 вылетов. Корпус морской пехоты США в 3342 боевых вылетах потерял пять AV-8B Harrier —
коэффициент потерь 1,50 — более чем в два раза больше чем A-10. F-16 потеряли три самолёта в 13340 вылетах — коэффициент потерь 0,22. Однако F-16 летали повыше… У F-15E две потери в 2200 боевых вылетах — коэффициент потерь 0,91 на 1000 вылетов. F-18 потерял три самолёта в 4551 вылетах — коэффициент потерь 0,66. Как видно, сравнивая F-16, F-15 и F-18, наличие второго двигателя не “гарантирует” живучести. Большие потери Harrier — следствие его применения на малых высотах, где отсутствие брони и заметность “двигателя–сопел” делала самолёт чрезвычайно уязвимым…
Анализ воздушных операций во Вьетнаме и арабо-израильских войн показал, что 62% потерь однодвигательных истребителей были вызваны пожаром топливной системы, 18% — гибелью пилота, 10% — из-за повреждения поверхностей (органов) управления, 7% — из-за отказа двигателя и 3% — из-за повреждения конструкции планера…
Минимализм
Эффект “меньше — лучше” (англ. less-is-better effect) — разновидность обращения предпочтений, когда в отсутствие прямого сравнения двух вещей предпочтение отдаётся вещи с меньшей ценностью
Тем не менее, решение по установке одного или двух двигателей зависит от технических требований/ предназначения самолёта и где-то — от уровня доступных технологий… Конечно у двухдвигательного самолёта бóльший практический потолок, лучше высотно-скоростные характеристики и бóльшая боевая нагрузка. Не без исключений... Преимущество однодвигательного самолёта — относительно лёгкий планер и низкое лобовое сопротивление. И если преимущество двухдвигательного самолёта — бóльшая тяга — в результате, с учётом решаемых задач, это компенсируется дополнительной массой планера/ боевой нагрузки…
Если во главу угла ставится требование низких закупочных и эксплуатационных расходов — предпочтителен один двигатель на борту.
Если основное требование — большая боевая нагрузка и решение широкого спектра задач — предпочтителен двухдвигательный самолёт.
Ещё одно “но” — уровень доступных технологий. Если выпускаемые двигатели не отличаются достаточной надёжностью, тягой, по умолчанию, предпочтителен двухдвигательный вариант самолёта…
Отказ единственного двигателя на самолёте конечно же приведёт к потере истребителя (а по статистике двигатели отказывают редко), но скорее повышение надёжности других систем самолёта, а не установка второго двигателя, благотворно скажется на живучести истребителя…
Парадокс, редко, но случается посадить истребитель с отказавшим единственным двигателем. Чего не скажешь об авариях и катастрофах из-за отказа двигателя самолёта… у которого их два…
В самом “урожайном” 2018 г. зарегистрировано 28 авиационных происшествий и инцидентов с участием боевых истребителей, причём 16 — с двухдвигательными (F-18 — 4, Су-25, Су-24, F-15 — 2, F-22, Су-30, T-38 — 3, МиГ-29, Су-27 — 2) и только 12 — с однодвигательными (F-16 — 5, BAE Hawk, AV-8B Harrier, F-7 Chengdu, МиГ-21, F-35B, L-39 — 2). Это не генеральная совокупность, но данные значимы…
О переменах, которые случаются когда необходимы здесь.
