YF-16 vs YF-17 - известное в авиационных кругах соревнование двух прототипов истребителей в рамках программы LWF. Не будет преувеличением сказать, что эти два самолёта до сих пор являются одними из самых маневренных в мире сверхзвуковых истребителей.
YF-16, победивший в конкурсе, открыл дорогу для серийного производства чуть большего по размерам и площади крыла F-16. YF-17, несмотря на проигрыш в конкурсе, вызвал интерес у авиации флота, и на его базе был разработан палубный истребитель F-18, также отличающийся от исходного YF-17 большими размерами и площадью крыла.
Темой данной статьи будет сравнение характеристик YF-16 и YF-17 - попытаемся проанализировать, какие слабы и сильные стороны были у каждого самолета и у кого из них были бы больше шансов на победу в случае воздушного боя 1х1. Перед сравнение летных характеристик отметим, что с точки зрения функционала для воздушного боя оба самолета равноценны - оба имели вооружение, состоящее из 20мм шестиствольной пушки M61 и ракет AIM-9. Место в носовой части истребителей занимали небольшие радары, по своим возможностям фактически являющиеся радиодальномерами, функцией которых была выдача дальности до цели для точного прицеливания пушки.
Параметры самолетов
Одним из главных факторов, определяющих маневренность самолета, являются удельные параметры - нагрузка на крыло и тяговооруженность, которые напрямую зависят от массы самолета. Для расчета удельных параметров будем брать массу пустого-снаряженного, по той причине, что она является определяющей в общей полетной массе самолета, особенно в ближнем бою, в котором запас топлива и вооружения относительно небольшой.
Для YF-16 массу пустого разные источники приводят в диапазоне 6360-6607 кг, кроме этого не совсем понятно, масса это полностью пустого самолета, или самолета, снаряженного для полета (летчик, пушка, технические жидкости, несливаемый остаток топлива, в сумме все это может составлять до 350 кг). Учитывая, что масса серийных снаряженных F-16A блок 1-10 была примерно 7290кг, врядли можно предполагать, что масса между YF-16 и ранними F-16A могла составлять почти тонну, т.е. масса 6360кг, если она правдива, скорее относится к полностью пустому самолету. В то же время нельзя быть уверенным, что и масса 6607кг является массой пустого-снаряженного, а не полностью пустого самолета. Поэтому для расчета удельных параметров YF-16 будем брать диапазон масс 6607-6950кг. В дополнение стоит отметить, что планер YF-16 делался "переупрочнённым" (вместо 100% заложили 125% прочности по причине отсутствия экземпляра планера для статиспытаний), что привело к увеличению массы на 190кг. Пересчитывать удельные параметры с учетом этого мы не будем, но будем держать в уме, что у YF-16 был некоторый весовой резерв для улучшения характеристик.
С определением массы YF-17 дело обстоит проще - в интернете имеется летный мануал на YF-17, в котором указана конкретная масса для пустого-снаряженного самолета - 8047 кг.
Площадь крыла YF-16 составляет 26,01м2, нагрузка на крыло находится в диапазоне 254-267кг/м2. Площадь крыла YF-17 32,52м2, нагрузка на крыло 247кг/м2. Как видно, по нагрузке на крыло преимущество на 3-8% в пользу YF-17. Что интересно, без "переупрочнения" конструкции YF-16 мог бы иметь ту же самую нагрузку на крыло, что и YF-17.
Статическая тяга двигателя YF-16 (F100-PW-100) 10650кгс. Тяговооруженность 1,53-1,61. Статическая тяга двигателей YF-17 (2xYJ-101-GE-100) 2x6804=13608кгс. Тяговооруженность 1,69. По тяговооруженности превосходство у YF-17, от 5 до 10%. Однако стоит учитывать, что статическая тяга двигателей - это параметр весьма номинальный. При установке на планер, тяга двигателя значительно снижается из-за потерь в воздухозаборниках, также тяга сильно варьируется в зависимости от скорости и высоты полета. С учетом этого, не исключено например, что при реальных полетных режимах YF-16 мог иметь превосходство в тяговооруженности над YF-17.
Определив удельные параметры, перейдем к аэродинамике. Здесь один из важных параметров - удлинение крыла. Для YF-16 он составляет 3 единицы (если учитывать размах крыла с балочными держателями, удлинение составляет 3,2 единицы). Для YF-17 удлинение крыла составляет 3,5 единицы. По удлинению небольшое превосходство за YF-17, это значит что при прочих равных он будет иметь несколько меньшее индуктивное сопротивление.
Однако, на сопротивление влияет и омываемая площадь и плавность сопряжения крыла с фюзеляжем - здесь однозначно лучше YF-16, крыло и фюзеляж которого сопряжены максимально плавно. Также, вероятно это способствует и повышению его максимальной подъёмной силы.
Оба самолет имеют мощные наплывы, увеличивающие подъёмную силу на средних и больших углах атаки. Более уплощенный "двухдвигательный" фюзеляж YF-17 может давать несколько большей подъёмной силы на больших углах атаки.
YF-16 статически нейтральный самолет, а YF-17 статически устойчивый. Хотя при этом устойчивость YF-17 умеренная, позволяющая ему выходит на очень большие углы атаки. YF-16 практически не имеет потерь на балансировку, что дает небольшие преимущества на малых/средних углах атаки и может давать заметную прибавку к подъёмной силе на больших углах атаки.
Оба истребителя при маневрировании используют отклоняемый носок передней кромки крыла, значительно увеличивающий аэродинамической качество крыла на режимах средних и больших углах атаки. Но при этом у YF-17 при маневрировании также используется и закрылок, что дает прибавку при маневре на средних углах атаки, где закрылки эффективно повышают подъёмную силу без заметного повышения сопротивления.
Если суммировать вышесказанное, можно придти к выводу, что с точки зрения установившихся виражей более выгодна аэродинамика YF-17 - крыло большего удлинения с более эффективной маневренной механизацией должно давать ему преимущество. С точки зрения максимальной подъёмной силы можно было бы предположить, что оба самолета равноценны - у YF-16 интегральный планер и статическая нейтральность, а у YF-17 более уплощенный фюзеляж. Но по имеющимся данным, в этом плане преимущество все же у YF-16 - его максимальный коэффициент подъёмной силы составляет примерно 1,9-1,95 единиц, а у YF-17 коэффициент максимальной подъёмной силы составляет 1,7 единиц. Вероятно, основное преимущество YF-16 в этом параметре обуславливается отсутствием потерь на балансировку. Разница в коэффициенте максимальной подъёмной силы 12-15% в пользу YF-16.
Однако, реализовать максимальную подъёмную силу можно, если самолет может выходит на углы атаки 30-35 градусов, где достигается коэффициент максимальной подъёмной силы. В этом плане у YF-17 проблем нет - его углы атаки не лимитированы, максимально на испытаниях достигнут угол атаки 68 градусов. Для YF-16 ситуация обратная - его система управления жестко лимитирует углы атаки. На серийном F-16 углы атаки ограничены величиной примерно 25 градусов, вероятно на прототипе YF-16 ограничения были примерно теми же. Это значит, что на практике у YF-16 не реализуется максимальный коэффициент подъёмной силы, достигаемый на углах атаки 30-35 градусов. Для угла атаки 25 градусов коэффициент подъёмной силы YF-16 составляет примерно 1,65. При таком раскладе по максимальной реализуемой подъёмной силе преимущество в 3% за YF-17, а с учетом разницы в нагрузке на крыло, получается что YF-17 имеет преимущество в располагаемой перегрузке на 6-11%.
С точки зрения разгонных характеристик интегральный планер YF-16 должен обеспечивать лучшее соотношение омываемой площади и тяги двигателя, но при этом YF-17 имеет номинально чуть большую тяговооруженность. Из этого можно сделать вывод, что данные самолеты должны быть примерно равны, но стоит отметить что у если брать серийные F-16 и F-18, по их известным характеристикам F-16 обладает лучшим разгоном. По этой причине можно предположить, что по разгону и скороподъёмности скорее всего некоторое преимущество имел YF-16.
По максимальным перегрузкам, ограниченным прочностью конструкции, самолеты примерно равны - оба в ходе испытаний достигали величины 9G. Однако у YF-16 большой наклон спинки кресла пилота, что должно давать пилоту большую выносливость в условиях воздействия больших перегрузок.
Итоговые выводы
Итак, в "сухом остатке" вывод получается весьма неожиданный - не смотря на то что в целом разница между самолетами небольшая, в итоге все процентные различия в пользу YF-17, и в виражных характеристиках преимущество должно быть за YF-17. Вероятно, при маневрировании на средних скоростях боя (500-700км/ч) YF-17 имеет вполне ощутимое преимущество по угловой скорости установившегося виража, т.к. на этих скоростях должна проявляться сумма его преимуществ по нагрузке на крыло, большего удлинения крыла и маневренным закрылкам. При этом, можно предположить что на больших скоростях, где не столь важна нагрузка на крыло и адаптивные закрылки, но при этом важную роль будет играть интегральный плане с меньшей омываемой площадью, а маневренность во многом будет упираться в прочность планера и возможности пилота, возможно машины будут примерно равными, или даже некоторое преимущество будет у YF-16. На малых скоростях боя, где основную роль играют максимальная подъёмная сила и максимальные углы атаки, однозначное преимущество должно быть у YF-17. YF-16, имея меньшую реализуемую располагаемую перегрузку и значительно меньшие максимальные углы атаки, не может ничего его противопоставить в бою на малой скорости.
По разгону вполне возможно YF-16 имеет преимущество над YF-17, с другой стороны в ближнем бою реактивных истребителей разгон может восприниматься скорее как инструмент для достижения более выгодной для виража скорости, а так как в целом на виражах YF-16 скорее уступает, врядли лучший разгон может дать ему особые преимущества в дуэльном ближнем бою.
Будь планер YF-16 на 190 килограмм легче, и если бы его система управления позволяла выходить на углы атаки 30-35 градусов, можно было бы говорить о паритете - YF-17 имел бы небольшое преимущество в установившемся вираже и заметное преимущество максимальных углах атаки, а YF-16 имел бы ощутимое преимущество по максимальной подъёмной силе и преимущество в маневрировании с большими перегрузками. Однако, на практике, если резерв по весу вполне мог быть реализуем, то реализация на YF-16 системы управления, позволяющей летать на больших углах атаки, скорее всего была невозможна на тот момент времени, в виду особенностей самолета (боковая неподвижная ручка управления и статическая нейтральность).
Таким образом, если рассматривать эти машины как легкие истребители, у которых приоритетным параметром является маневренность в ближнем бою, я бы сказал, что лучшим является YF-17. Да, YF-16 ему уступает в целом не так уж и много, но все же разница заметна. Стоит отметить однако, что полноценное сравнение истребителей возможно при наличии для обоих данных о полетной тяге двигателя по высотам-скоростям и точных данных о поляре и подъёмной силе по углу атаки, при наличии этих данных можно посчитать и сравнить конкретные параметры угловых скоростей виража на разных режимах и величины разгона и скороподъёмности. Без этих данных, в первом приближении мы можем сделать лишь промежуточный вывод о превосходстве YF-17 над YF-16.
Как известно победителем конкурса был выбран YF-16. Официально заявленные преимущества YF-16 над YF-17:
- Больший на 370 км радиус действия при решении задачи господства в воздухе.
- Большая на 0,5 гр/с скорость установившегося виража при числе М=1,2 на высоте 9150м.
- на 15 секунд меньшее время разгона от 0,9 до 1,6 МАХ.
- Большую на 0,25G максимальную перегрузку при числе М=0,8 на высоте 12100м.
- Большую на 650 км перегоночную дальность.
Что можно сказать об этих параметрах? Два параметра по дальности конечно являются приятными бонусами, но врядли могут рассматриваться определяющими для легкого истребителя. А вот маневренные характеристики сравниваются на тех режимах, на которых ближний воздушный бой по большому счету не ведут - вираж на скорости 1,2 МАХ на большой высоте чисто номинальный параметр, разгон с 0,9-1,6 МАХ - это фактически сверхзвуковой полет по прямой, который также для ближнего боя нисколько не характерен. Более-менее "практичным" является преимущество в максимальной перегрузке на 0.25G при числе М=0,8, но высота при этом также большая, не особо характерная для режимов ближнего боя, скорее всего на меньших скоростях и высотах преимущество в перегрузке будет за YF-17.
По этим причинам заявленные параметры летных характеристик видятся несколько "притянутыми за уши". Помимо летных характеристик, роль в выборе могли играть и другие параметры, например наличие беспереплётного фонаря на YF-16. Если рассматривать "небоевые" параметры, немаловажным аргументом за YF-16 была унификация двигателя с F-15. "Однодвигательность" можно считать преимуществом для легкого истребителя, однако весьма относительным - истребителю F-5 два двигателя не помешали стать одним из самых распространенных в мире легких истребителей.
Важнейшим моментом видимо было то, что в рамках соревнования LWF YF-16 и YF-17 не летали бои против друг друга - только против других самолетов, которых они оба заведомо превосходили. Поэтому условия конкурса вобщем-то не позволили определить главное - какой из двух представленных истребителей в воздушном бою лучше.
В итоге, конечно нельзя сказать, что был выбран "плохой" вариант - F-16 безусловно является одним из самых удачных самолетов 4-го поколения, да и YF-17 в итоге был преобразован в F-18, поэтому проигрыш в конкурсе LWF по большому счету для не стал для него проблемой. Но тем не менее, вопрос, какой из этих самолето был реально лучше в ближнем бою, так и остался в истории, и итоги конкурса на этот вопрос не отвечают...