Внешний вид самолета всегда определяется необходимостью достижения определенных результатов. Дизайнерские решения здесь не применяют, каждый элемент конструкции выполняет строго отведенную для него функцию. А форма и внешний вид этих элементов продиктованы техническими характеристиками.
Естественно, это касается и формы крыла. Если оно отведено назад, то такая стреловидность называется положительной. Если вперёд, то стреловидность будет отрицательная (обратная).
В полете крыло самолета подвергается воздействию сопротивления воздуха. После преодоления порога в 450 км/ч., подключается еще и "волновое сопротивление".
Даже когда самолет движется на дозвуке, некоторые из потоков воздуха уже достигают сверхзвуковой скорости. Появляется резонанс, вызывающий волновое сопротивление.По мере приближения скорости самолета к сверхзвуковой скорости, оно постепенно нарастает, а после её достижения идет на спад.
Возникновение волнового сопротивления не просто затрудняет движение самолета, но и представляет серьезную опасность. Бороться с этим помогает стреловидность крыла. Поэтому, крылья всех сверхзвуковых самолетов имеют стреловидную форму.
Если говорить об обратной стреловидности крыла, то оно имеет ряд положительных качеств:
- снижает расход топлива, увеличивая дальность полета
- улучшает маневренность и уменьшает радиус разворота
- сокращает длину разбега при взлете
- повышает устойчивость
- освобождает место в передней части фюзеляжа за счет того, что корень крыла смещается к центру
Кроме того, крыло обратной стреловидности обладает меньшим "индуктивным сопротивлением".
Во время движения самолета, на задней кромке крыла образуются свободные вихри, которые появляются в результате перетекания воздуха с нижней поверхности крыла на верхнюю. Эти вихри появляются только при воздействии подъемной силы, когда вырываются из-под кромки крыла вверх. В разных точках крыла эти вихри могут иметь разное направление вращения. Такие вихри вызывают(индуцируют) скос потоков воздуха, за счет чего появляется дополнительные потоки, направленные вниз
В случае же с крылом обратной стреловидности, потоки воздуха направляются от концов крыла к его корню, из-за чего на законцовках крыла снижается индуктивное сопротивление.
Но есть у обратной стреловидности и минусы. Например, подъемная сила, воздействующая на законцовки крыла так высока, что вызывает их вертикальное скручивание, плоть до разрушения. Так называемая "упругая положительная дивергенция".
Поэтому, необходимо было создать прочное и легкое крыло. До появления в начале 80-х годов композитных материалов это было невозможно, из-за слишком большого набора массы, при попытках использовать имеющиеся материалы.
Grumman X-29
С появлением композитного материала, американские конструкторы первыми попытались использовать их, при создании военного истребителя с крылом обратной стреловидности. Тогда, в 1984 году, появился их первый прототип Grumman X-29.
Самолет отлично себя показал, но американцы столкнулись с нерешаемой проблемой. При встрече потоков воздуха от конца крыла и потоков от фюзеляжных наплывов возникала аэродинамическая тряска. Побороть эту проблему они так и не смогли. Сверхзвуковая скорость стала невозможна, и проект закрыли.
"Беркут"
В 80-х годах конструкторы ОКБ Сухого, по собственной инициативе, начали разработки своего перспективного истребителя с крылом обратной стреловидности, надеясь решить проблему с сильной тряской.
Проект получил название С-22. К середине 80-х годов определились с обликом. Самолет должен был быть построен по схеме "утка", с одним двигателем. Но подходящего двигателя не нашли. Так появился проект С-32, который должны были оснастить двумя двигателями. Но экономическая ситуация и развал СССР не позволили развить идею.
К проекту вернулись только в начале 90-х, а сам он получил обозначение С-37. Главной идеей было создать экспериментальный самолет для исследований и изучения его возможностей. Полет первого прототипа состоялся в 1997 году, в 1999 году его впервые показали публике. Затем, в 2001 году новый самолет показали уже под обозначением Су-47 "Беркут".
Конструкция
Аэродинамическая схема "Беркута" – продольный интегральный триплан. Построенный по такой схеме самолет имеет 3 поверхности, создающие подъемную силу.
Переднее и заднее горизонтальное оперение цельноповоротные. Консоли крыла имеют стреловидность передней кромки – минус 20 градусов, задней кромки – минус 30 градусов. Кили похожи на кили Су-27, воздухозаборники нерегулируемые.
В качестве двигателей использовались два турбореактивных двигателя Д-30Ф11 (тяга каждого, при форсаже – около 15500 кгс), которые являются модернизированной версией двигателя Д-30Ф6, разработанного для Миг-31.
Так как самолет являлся экспериментальным, вооружения на его борту не было. Но было подготовлено место под авиапушку и присутствовал отсек для ракет в средней части фюзеляжа.
Опыт
Испытания Су-47 продолжались до середины 2000-х годов. Результаты испытаний на больших углах атаки показали, что такие маневры негативно сказываются на планере. Из-за этого некоторые маневры и скорость пришлось ограничить, чтобы не потерять машину.
С аэродинамической тряской справиться так и не удалось. Но "Беркут" послужил летающей лабораторией для множества исследований, которые помогли оценить целесообразность крыла обратной и получить бесценный опыт конструкторами. Су-47 использовался и для исследований при разработке Су-57, помогая отработать на практике некоторые элементы самолета. Получен бесценный опыт и знания, которые, кстати говоря, можно будет применить и при постройке дозвуковых машин или БПЛА.
Больше статей: Су-57 | Су-27 | Ту-160 "Белый лебедь" | F-22 "Raptor" | F-35 "Lightning II" | F-15 "Eagle" | B-1B "Lancer" | "Rafale" | J-20 | XB-70 "Валькирия" | Ту-22
Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые публикации!
До встречи на канале Military Clan!