Неотъемлемое качество любого истребителя, который создан для уничтожения воздушных целей — это манёвренность. Самое важное оно среди прочих или нет — вопрос дискуссионный. Но если вдруг завязался ближний воздушный бой, то именно манёвренные характеристики самолета вкупе с профессиональными навыками летчика имеют решающее значение. Они помогут занять наиболее выгодную позицию для атаки, либо дадут возможность уйти из под огня противника, чтобы затем перехватить инициативу или же вовсе выйти из боя.
С каждым новым поколением реактивных истребителей их манёвренные свойства постепенно поднимались на всё более высокий уровень. Однако в девяностых годах прошлого века в этой области наметился настолько стремительный прогресс, что был заметен даже простому обывателю, пришедшему на одно из крупных авиашоу. А на страницах прессы впервые появился и затем прочно обосновался термин «сверхманёвренность». По началу все эти невероятные фигуры пилотажа показывали преимущественно экспериментальные самолеты. Но уже в самом начале 21 века их стали выполнять и серийные машины. По одну сторону Атлантики американский F-22 Raptor, а по другую российские истребители КБ Сухого: экспортные варианты Су-30МК, Су-35С, Су-30СМ, а затем и Су-57.
Ключевая особенность конструкции всех этих истребителей — наличие системы управления вектором тяги. Именно поворотные сопла двигателей обеспечили им ту самую сверхманёвренность, которая наделала много шума в авиационном мире в самом конце XX века. В то время многим казалось, что данная технология уже в обозримом будущем станет массовым явлением, стандартом для всего парка современной истребительной авиации. Однако несмотря на вроде бы очевидные преимущества, которые получает от неё фактически любая машина данного класса, этого так и не произошло. Об истории появления и ключевых нюансах т.н. сверхманевренности, а также о критических стрелах, выпускаемых в её сторону, рассказываем на канале Авиасмотр.
РОЛЬ МАНЁВРЕННОСТИ В ВОЗДУШНОМ БОЮ
Начнем с определения. Строго говоря манёвренность — это способность самолета изменять вектор скорости по величине и направлению во времени. Чем быстрее он может менять скорость по величине и направлению, тем выше его маневренность. Главным образом она нужна для того, чтобы создать условия для максимально эффективного применения комплекса вооружений — встроенной авиационной пушки и управляемых ракет класса «воздух-воздух» малой дальности. В ближнем бою скорее выиграет тот, кто первым сможет развернуть и направить свою машину на самолет противника.
Истребители первого и второго поколений обладали относительно невысокими маневренными характеристиками. Сказывалась большая удельная нагрузка на крыло и невысокая тяговооруженность. Они создавались во времена погони за высокими сверхзвуковыми скоростями. Некоторые подвижки в сторону увеличения манёвренности наметились с приходом истребителей третьего поколения. Но вместе с ними началась эпоха управляемых ракет класса «воздух-воздух» средней дальности, на которые делалась основная ставка. Однако опыт боевого применения в военных конфликтах шестидесятых-семидесятых годов показал их очень низкую эффективность. И воздушные бои за пределами прямой видимости зачастую перетекали в ближние манёвренные, где в ходу были пушки и ракеты малого радиуса с тепловым наведением. По такому случаю на самом передовом американском истребителе F-4 Phantom II даже пришлось установить встроенную пушку, которой по первоначальным планам там не должно было быть вовсе.
Несмотря на крайне низкую вероятность поражения цели ракетами средней дальности с радиолокационным наведением, полностью отказываться от них нигде не планировали. Имелись довольно серьезные предпосылки к тому, что со временем их эффективность должна была существенно вырасти. Но целиком полагаться на ракеты данного класса и дальше было просто неприемлемо. И потому при создании истребителей следующего четвертого поколения манёвренным характеристикам было уделено поистине огромное внимание. В результате были созданы боевые машины, буквально наголову превосходящие по манёвренности всех своих предшественников. Здесь во многом помогли более совершенные двухконтурные турбореактивные двигатели, обеспечившие тяговооруженность больше единицы, новые решения по части аэродинамики и компоновки самолета, а также электродистанционные системы управления. Новейшие истребители очень существенно прибавили в характеристиках разгона, скороподъемности и угловых скоростях разворота.
Манёвренный воздушный бой как правило ведется в диапазоне скоростей от 500 до 1000 км/ч. Его оптимальное начало у самой верхней границы данного диапазона, где летчику доступна максимальная угловая скорость установившегося разворота. Он выполняется без потери скорости, но и время полного виража на 360 градусов перевалит за 20 секунд. Однако у летчика есть возможность сделать неустановившийся маневр с предельно допустимой или располагаемой перегрузкой, где угловая скорость будет выше в полтора раза и более. Вот только такие форсированные развороты сопровождается интенсивным падением скорости — ключевого и жизненно важного ресурса в ближнем бою.
Подобные маневры требуют выхода на большие углы атаки. И для расширения возможностей истребителей на таких режимах в их конструкции применили сразу несколько эффективных решений. Среди них интегральная компоновка, адаптивное крыло, а также его корневые наплывы. На больших углах атаки они индуцируют мощные вихри, которые создают разрежение над крылом и фюзеляжем и тем самым увеличивают подъемную силу.
Благодаря всем этим решениям ограничения по максимальному углу атаки у истребителей четвертого поколения были в среднем сдвинуты вперед к отметке 25 градусов. А, например, у палубного F/A-18 Hornet этого лимита и вовсе не было. Всё потому тому, что его построили на основе прототипа YF-17, при создании которого инженеры компании Northrop уделили полетам на таких режимах очень пристальное внимание. Впрочем, отсутствие лимитов на углы атаки вовсе не означало, что F/A-18 был абсолютным доминатором в ближних боях. На его маневренные качества далеко не лучшим образом повлияла относительно слабая тяговооруженность, в основном обусловленная адаптацией под палубное базирование.
Возможности истребителей четвертого поколения по части форсированных разворотов привели к тому, что при затяжном характере ближнего боя противники теряли весь накопленный запас энергии и в результате маневрировали на эволютивных скоростях, когда самолет всё еще держится в воздухе и способен выполнять какие-то минимальные манёвры. Системы вихреобразования и адаптивное крыло хорошо помогают истребителю летать на скоростях 300 и даже 200 км/ч. Вот только управляемость на них мягко говоря оставляет желать лучшего. Эффективность аэродинамических органов управления (элеронов, рулей направления и горизонтального стабилизатора) на минимальных скоростях и больших углах атаки очень низкая. Они просто не способны создать значительные моменты сил при слабом набегающем воздушном потоке. Максимальные скорости крена на таких режимах полета уменьшаются в разы, а вероятность возникновения сваливания, то есть резкой потери подъемной силы из-за срыва потока над крылом, а затем и штопора возрастает многократно. Потому и вводятся в алгоритмы систем управления те самые искусственные ограничения, которые не позволяют летчику превышать критический угол атаки. Но там, где имеются лимиты, часто есть возможности для потенциального роста.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ
Исследования по расширению манёвренных возможностей истребителей на малых скоростях и режимах сваливания стартовали в восьмидесятых годах прошлого века. В Соединенных Штатах появилось сразу несколько независимых программ, где в качестве платформы для экспериментальных машин преимущественно использовались уже существующие истребители четвертого поколения. Но была и такая, где под это дело специально построили абсолютно новый самолет. Список задач, решаемых в рамках этих проектов, имел некоторые отличия, но вот по части главной задачи во всех них применялся по сути единственный эффективный способ её решения.
Судя по открытым данным раньше других начались испытания по программе F-18 HARV, которую проводило агентство NASA. В ней принимал участие один экспериментальный борт, построенный на основе предсерийного Хорнета. В полуразобранном состоянии его арендовали у ВМС и восстановили до состояния летной годности. Примечательно, что в своё время он там использовался для испытаний на штопор и экспериментов с большими углами атаки. Ровно такие же задачи ему предстояло решать вновь.
На первом этапе длиной в целую сотню полетов в основном занимались видеорегистрацией поведения воздушного потока над крылом и фюзеляжем. Для подсветки мощных воздушных вихрей, сходящих с острых наплывов, использовались специальные дымогенераторы. А характер локального обтекания планера самолета проявляли при помощи ярко окрашенного антифриза, который разливался из носовой части.
Летом 1991 года всё было готово к началу второго этапа испытаний. Его главной целью было изучение поведения самолета на закритических углах атаки, когда подъемная сила резко падает и развивается сваливание, переходящее в штопор. Для управления самолетом на этих режимах на борту была установлена система управления вектором тяги. Чтобы не увеличивать стоимость и сроки реализации программы её построили без участия фирмы-изготовителя штатных двигателей. На срезе обоих сопел установили по три подвижных жаропрочных дефлектора, которые могли отклонить струю газов на угол до 15 градусов. Конструкция получилось довольно тяжелая, по разным данным от 500 до 900кг, и не слишком эффективная по причине существенной потери тяги.
Из-за относительно небольшой площади дефлекторы просто не могли повернуть весь объем выходящих газов в нужную сторону. Их значительная часть и вовсе устремлялась в противоположную. Но несмотря на несовершенство системы благодаря ей самолету удавалось стабильно выходить на углы атаки до 70 градусов и, что не менее важно, находится на них продолжительное время. Летная программа второго этапа продолжалась около 2.5 лет, в ходе которой было совершено почти 200 вылетов.
Затем наступил завершающий третий этап. На нём тестировались выдвижные вихрегенераторы, установленные в носовой части. По задумке инженеров они должны были обеспечить дополнительный прирост управляемости на больших углах атаки.
Похожего эффекта ожидали увидеть создатели проекта F-15 STOL/MTD, так же затем известного как F-15 ACTIVE. Для этих целей, а также для значительного улучшения взлётно-посадочных характеристик, экспериментальный самолет получил переднее горизонтальное оперение. Инженеры не стали проектировать его с чистого листа, а просто взяли стабилизатор от F/A-18 и поставили перед крылом F-15.
Впрочем, эта доработка имела далеко не главное значение. Основной целью программы STOL/MTD было испытание плоского сопла с управляемым вектором тяги. Серия экспериментальных полетов стартовала в 1988 и продлилась около трех лет. Об их успешности можно судить хотя бы по тому, что подобное сопло затем появилось на прототипе YF-22, который построила компания Lockheed в рамках программы по созданию истребителя пятого поколения. В ходе тестовой программы он выходил на стабильные углы атаки более 60 градусов и обладал приемлемой управляемостью на режимах сваливания. Плоское сопло оправдало ожидания и затем появилось уже на серийном F-22 Raptor
В 1993 году было принято решение продолжить летную карьеру экспериментального F-15, но уже в рамках новой программы под обозначением ACTIVE. И в ней вместо плоского сопла испытывалось осесимметричное круглое, которое могло отклоняться во все стороны на угол до 20 градусов. Его созданием занималась компания Pratt & Whitney.
Аналогичное сопло разработки фирмы General Electric появилось на экспериментальном самолете F-16 в рамках программы MATV/VISTA. Его максимальный угол отклонения был немного меньше, 17 градусов, но это никак не помешало продемонстрировать устойчивые полеты на углах атаки до 80 градусов Так же самолету стали доступны маневры навроде Кобры.
Кроме того было проведено несколько серий совместных маневров со строевыми летчиками ВВС США на серийных F-16. И как только наступала затяжная фаза воздушного боя, где противники уже растеряли всю накопленную энергию, экспериментальный самолет, не имевший ограничений на углы атаки, как правило заканчивал дуэль в свою пользу. Максимальный угол атаки у серийного F-16 ограничен 25 градусами.
Намного больше данных по использованию управляемого вектора тяги в ближнем бою собрали создатели проекта X-31. Это детище американской компании Rockwell и немецкой Messerschmitt-Bölkow-Blohm. В рамках данной программы были поставлены две основные цели: исследование режима полетов на закритических углах атаки после сваливания и проведение учебных боев с использованием таких режимов с американскими истребителями четвертого поколения.
От всех остальных подобных проектов, X-31 выделялся тем, что специально для него был построен абсолютно новый самолет. Так получилось потому, что обоих участников интересовала аэродинамическая схема бесхвостка с передним горизонтальным оперением. Компания Rockwell применила её в экспериментальной программе SNAKE. А немецкая MBB работала над созданием перспективного европейского истребителя в рамках проекта TKF-90. Во многом на его основе затем был создан Eurofighter Typhoon. Вот только изначально запланированные немцами поворотные сопла двигателей на нём так и не появились.
Впрочем, систему управления вектором тяги удалось реализовать на X-31. Это был небольшой самолет длиной чуть больше 13 метров и размахом крыла 7 м. Его пустая масса составила всего 5200 кг, а максимальная заправка топливом — всего две тонны. Ввиду тотальной экономии самолет строили с максимальным использование узлов и агрегатов уже существующих серийных истребителей. Конструкция планера имела сравнительно небольшой запас прочности, поскольку на малых скоростях и больших углах атаки просто не может быть больших значений перегрузки. X-31 получил двигатель от истребителя F/A-18 Hornet, который на форсажном режиме развивал тягу чуть больше 7 тонн.
Система управления вектором тяги была очень похожа на ту, что использовали в проекте F-18 HARV — струю газов отклоняли при помощи трех подвижных дефлекторов. Но при этом X-31 имел сравнительно большую тяговооруженность, которая уже на взлете переваливала за единицу. И этот фактор сулил гораздо большие манёвренные возможности на режимах после сваливания. Всего было построено два одинаковых самолета. Первый начал полеты в октябре 1990 года, а второй впервые взлетел через три месяца.
В январе 1995 года он потерпел крушение неподалеку от авиабазы Эдвардс. Компьютеры управления полетом в какой-то момент стали получать неверные данные о текущей скорости из-за покрывшейся льдом трубки Пито, при помощи которой измеряют полное давление набегающего потока воздуха. Пилот успешно катапультировался, но самолет был полностью разрушен. Впрочем, эта авария никак не помешала течению экспериментальной программы, поскольку на тот момент её основная часть уже фактически была сделана. Не смотря на аварию результаты испытаний были признаны успешными, и руководство проекта решило закончить его, что называется, на высокой ноте.
В начале лета 1995 года X-31 принял участие в лётной программе 41-го Парижского авиасалона. Это был первый в истории публичный показ возможностей системы управления вектором тяги. Программа полета состояла всего из четырех основных маневров для демонстрации управляемости на режимах после сваливания. Один из них получил собственное название — маневр Хербста, в честь немецкого инженера компании MBB доктора Вольфганга Хербста, идейного вдохновителя концепции сверхманёвренности. Он погиб совсем незадолго до того, как X-31 начал показывать его идеи на практике.
Схема выполнения манёвра Хербста выглядела следующим образом: в его начале самолет летит на скорости около 400 км/ч и буквально за пару секунд выходит на угол атаки 70 градусов с небольшим набором высоты и резким падением скорости. Затем в положении носом вверх он разворачивается на обратный курс с постепенным уменьшением угла атаки и переходом в горизонтальный полет с набором скорости.
Все четыре маневра, показанные X-31, придумали совсем не ради авиашоу.Они были взяты из программы лётных испытаний и судя по отчетам успешно применялись в тренировочных воздушных боях. Но все эти фигуры пилотажа произвели на зрителей настолько сильное впечатление, что Х-31 тут же стал главной звездой авиасалона.
Примерно по тем же причинам, ровно за шесть лет до того, главной звездой Парижского авиашоу стал советский тяжелый истребитель Су-27. Его пустая масса переваливала за 16 тонн, размах крыла приближался к 15 метрам, а его длина составляла 22 метра. Однако не смотря на внушительные габариты и вес, Су-27 обладал очень высокой манёвренностью и управляемостью, в особенности на малых скоростях.
Кульминационным моментом его летной программы стал манёвр с резким выходом на угол атаки до 110 градусов с последующим возвратом в горизонтальный полет. Он получил название «кобра» или «кобра Пугачева» в честь советского летчика-испытателя Виктора Пугачева, который собственно и показывал чудеса маневренности в небе над Ле Бурже. Справедливости ради нужно отметить что подобную фигуру пилотажа еще за три десятка лет до того освоили шведские летчики на отечественном истребителе Saab Draken. Но это вовсе не означало, что его манёвренные характеристики были хоть в какой-то степени сопоставимы с таковыми у советской машины.
Теория сверхманёвренности, сформулированная Хербстом еще в начале 80-х годов, подразумевала управляемый полет на закритических углах атаки. Однако относить «кобру» в категорию действительно управляемых манёвров можно только с очень большой натяжкой. После того, как летчик энергично берет ручку управления на себя, запускается условно автоматический процесс, который сначала выводит самолет на угол атаки более 90 градусов, а затем без участия летчика возвращает его в исходное положение. Вращение самолета в обратную сторону происходит потому, что центр давления (условная точка, куда приложена полная аэродинамическая сила) смещается по хорде крыла назад за центр тяжести и таким образом создается момент на пикирование. Затем с уменьшением угла атаки эта же сила гасит инерцию обратного вращения и возвращает самолет в горизонтальный полет.
Таким образом механика выполнения и природа «кобры» что у Дракена, что у Су-27 или любого другого истребителя по своей сути одинакова. Разница только в максимально достижимых углхах атаки и во времени выполнения манёвра, которое во многом зависит от массы самолета. Восьмитонный Draken выполнял её всего за 1,5-2 секунды, а намного более тяжелому Су-27 требовалось от 3 до 5 секунд. Возможность применения вооружения на таком скоротечном и фактически неуправляемом манёвре всерьез рассматривалась разве что на страницах прессы. Там же в «кобре» разглядели еще и противоракетный маневр. При помощи неё летчикам на полном серьезе предлагали уворачиваться от ракет с радиолокационным наведением. Впрочем, было и кое-что рациональное. Наименее радикальные спикеры рассматривали «кобру» в качестве оборонительного приема. В случае успеха висящий на хвосте противник проскакивает вперед и тут же возникает момент для атаки. Совсем не зря подобный маневр до появления «кобры» называли динамическим торможением.
Всего через год после феерического показа X-31 в Ле Бурже, пальму первенства по теме сверхманёвренности перехватило российское КБ Сухого. В начале сентября 1996 года в небе над английским Фарнборо состоялся дебютный показ экспериментального истребителя Су-37. На его борту были установлены опытные форсированные двигатели АЛ-31Ф, оснащенные поворотными соплами. Они отклонялись только в вертикальной плоскости, но в отличии от F-22 могли это делать дифференцированно. Сочетание полностью цифровой ЭДСУ, переднего горизонтального оперения и поворотных сопел двигателей ожидаемо привело к значительному расширению маневренных возможностей на малых скоростях.
Например, при выходе на «кобру» появилась возможность продолжительное время оставаться в положении носом вверх, либо довольно быстро отвернуть в сторону. Дополнительный управляющий момент по тангажу так же позволил сделать переворот на 360 градусов. Эта фигура пилотажа получила собственное название «чакра Фролова», в честь летчика-испытателя Евгения Фролова, который выполнял те самые демонстрационные полеты, сидя в кабине Су-37. Приемлемая стабильность самолета на этой фигуре привела к появлению двойного переворота на 720 градусов, манёвр назвали «двойная чакра».
Су-37 специально построили с прицелом на продажу иностранному заказчику. На него намекала камуфляжная раскраска соответствующей палитры цветов. Потенциального покупателя пытались привлечь не только высокими манёвренными характеристиками, но еще и составом бортового радиоэлектронного оборудования. На самолет установили обновленную версию радара «Барс», а в кабине летчика использовалась авионика иностранного производства. После авиасалона Фарнборо экспериментальный Су-37 еще около года летал на многих крупных авиасалонах, но коммерческого успеха так и не снискал. Однако сумма накопленного опыта его создания и эксплуатации оказала большое влияние на развитие последующих проектов КБ Сухого.
Так, например, система управления вектором тяги появилась на большинстве новых модификаций двухместных Су-30, одноместном Су-35С, а также на Су-57. Единственное существенное отличие заключалось в немного доработанной схеме установки поворотных сопел. Они всё также двигались только в одной плоскости, но их оси движения были существенно отклонены от вертикали и вместе описывали латинскую букву «V». Таким нехитрым способом при дифференцированном отклонении сопел появлялась боковая составляющая тяги. На Су-37 для этого применялся «разнотяг» двигателей.
Помимо сопел, движущихся только в одной плоскости, так же были разработаны и полноценные всеракурсные. Их созданием занималось НПО им. Климова, а затем и ММПП Салют. Такими соплами оснастили экспериментальную машину МиГ-29ОВТ. В начале 21 века этот самолет принимал участие во многих крупных авиашоу. С его помощью корпорация «МиГ» пыталась найти новых заказчиков, но привлечь покупателей на сверхманевренные возможности истребителя ей так и не удалось. Поворотные сопла с отклоняемой сверхзвуковой частью могли похвастаться неплохими весовыми характеристиками, но в то же время страдали ощутимой потерей тяги на максимальных углах отклонения. На серийных российских истребителях всеракурсные сопла подобной конструкции так и не появились.
УГАСАНИЕ ИНТЕРЕСА
Впрочем, не появились они и на истребителях во всем остальном мире. Неожиданно для многих наблюдателей интерес к системе управления вектором тяги двигателей у военных стремительно угас. Это хорошо заметно на примере тех самых американских истребителей, которые выступали в качестве экспериментальной платформы для множества исследовательских программ.
В девяностых годах прошлого века у палубного F/A-18 появились одноместная модификация E и двухместная F. При очень большой степени внешнего сходства с предыдущими версиями, масштаб модернизации был таков, что впору было говорить о совершенно новом самолете. Super Hornet стал больше по габаритным размерам и потяжелел аж на три с небольшим тонны. Но за счет увеличенного запаса топлива на борту его боевой радиус действия увеличился примерно на 15-20%, а максимальная масса полезной нагрузки выросла на треть. Планер самолета доработали с применением технологий снижения радиолокационной заметности. Однако по части маневренных характеристик радикальных улучшений не последовало. Истребитель получил новые корневые наплывы и прямоугольные воздухозаборники, призванные улучшить поведение на больших углах атаки. Но параметры тяговооруженности и удельной нагрузки на крыло остались фактически на прежних значениях. Система управления вектором тяги, судя по всему, не рассматривалась даже на стадии проектирования.
Аналогичным образом сложилась история самого массового истребителя четвертого поколения. В период с девяностых годов прошлого века по наше время F-16 выпускался в нескольких обновленных модификациях и видел множество программ модернизации уже существующего парка. Но ни в одном из этих эпизодов его истории о возможном появлении отклоняемого сопла на серийном истребителе не было даже слухов. И всё это на фоне восторженных отзывов строевых летчиков ВВС США, которым посчастливилось поучаствовать в летной программе F-16 MATV.
Поворотное сопло не появилось и на истребителе следующего поколения, пришедшему на смену уже не молодому F-16. Точнее, оно всё-таки есть на модификации c возможностью короткого взлета и вертикальной посадки, но используется только на этих режимах полета. На двух остальных версиях управлением вектором тяги нет. F-35 по большей части преподносится как ударный истребитель, приоритетной задачей которого является атака высокоточным вооружением класса «воздух-поверхность».
Однако это вовсе не означает, что он ни на что не годен в маневренном воздушном бою. Инженеры компании Lockheed Martin прилично поработали над тем, чтобы F-35 имел хорошую управляемость на малых скоростях и больших углах атаки. Она реализована благодаря двухклиевому скошенному вертикальному оперению и вынесенному назад горизонтальному, а также системе вихреобразующих элементов на передней части планера, которые фактически заменили собой классический передний наплыв крыла. Судя по открытым данным возможности F-35 на таких режимах прилично выше, чем у его предшественника F-16.
Обновленный F-15EX в этом плане тоже стал существенно выигрывать как минимум у своих предыдущих модификаций. По крайней мере такой вывод можно сделать по видеокадрам его недавних демонстрационных полетов на нескольких крупных авиашоу. Но примечательно то, что никаких существенных доработок его планера не было. В его основе всё тот же проверенный временем F-15E Strike Eagle, у которого нет корневых наплывов и даже нет полноценной адаптивной механизации крыла, поскольку там отсутствуют предкрылки. Однако появление на борту новой ЭДСУ и чуть более мощных двигателей позволило существенно улучшить маневренность при выходе на малые скорости и большие углы атаки.
А больше других в этом деле среди всех серийных американских истребителей преуспел F-22. На текущий момент только у него на борту имеется штатная система управления вектором тяги двигателей. И это при том, что Raptor стал полноценным воплощением антипода ближнему маневренному бою — дальнему ракетному, где от поворотных сопел нет никакого толку. Он обладает малой заметностью в радиолокационном диапазоне и способен лететь на довольно высокой сверхзвуковой скорости 1,5 Маха без использования форсажного режима, тем самым обеспечив себе еще и сниженную тепловую заметность. Весь его боевой арсенал спрятан во внутренних отсеках и его основу составляют 6 ракет AIM-120 AMRAAM средней дальности. А на случай ближнего боя имеется всего лишь 2 ракеты AIM-9 с тепловым наведением и встроенная пушка на 480 снарядов, которых хватит всего на 4 или 5 коротких залпов.
Концепция боевого применения Рапотра не предполагает вступление в ближний бой. Но не смотря на это конструкторы Lockheed Martin построили истребитель, который не только заметно превосходит своих предшественников в манёвренности на средних и больших дозвуковых скоростях, но еще и на малых скоростях и режимах после сваливания. В этом очень помогли плоские сопла с возможностью отклонения в вертикальной плоскости на угол до 20 градусов.
Впрочем, по словам главного летчика-испытателя программы F-22 Пола Метза управление вектором тяги может быть задействовано и при маневрировании на сверхзвуковых скоростях. С точки зрения аэродинамического сопротивления управление по тангажу при помощи поворотных сопел в таких условиях более эффективно, чем использование горизонтального оперения.
Этой проблемы лишены истребители, построенные по схеме «утка» либо «бесхвостка» с передним горизонтальным оперением. Именно её выбрали для трех самых массовых европейских истребителей четвертого поколения: это французский Dassault Rafale, шведский Saab J39 Gripen, а также Eurofighter Typhoon. Но ни на одном из них поворотных сопел так и не появилось. Отчасти это связано с тем, что вынесенное вперед крыла горизонтальное оперение обеспечивает хорошую управляемость на малых скоростях и режимах сваливания. Однако полностью заместить собой систему управления вектором тяги оно, разумеется, не способно. Компания Eurojet, разработчик и поставщик двигателей для истребителя Eurofighter Typhoon, в инициативном порядке построила поворотное сопло и даже провела его стендовые испытания. Но из-за отсутствия стороннего финансирования (т.е. реального интереса со стороны заказчиков и эксплуатантов самолета) всё же была вынуждена свернуть эту программу.
Кое-какого прогресса в данной области добились и китайские двигателисты. В 2017 году стало известно, что они собственными силами построили поворотное сопло для отечественного двигателя WS-10B. А уже через год его работа была продемонстрирована на авиашоу в Чжухае, где сверхманёвренные возможности показывал отечественный истребитель J-10. Но всей видимости на серийных машинах это сопло пока не появилось.
СВЕРХМАНЁВРЕННОСТЬ — НЕ ПРИОРИТЕТ
Предположим, что на истребитель J-10 или любой другой установили систему управления вектором тяги. Но стал ли после этого он более манёвренным? На очень малых скоростях и режимах после сваливания — безусловно да, но на всех остальных режимах, где ведется ближний бой — никак нет.
Всё дело в том, поворотные сопла на скоростях выше 300 км/ч стремительным образом теряют свою эффективность. Более того, при их использовании на средних и высоких дозвуковых скоростях маневренные характеристики самолета только ухудшатся. В намного более плотном воздушном потоке эффективности аэродинамических рулевых поверхностей более чем достаточно. А вот отклонение сопел приведет к значительной потере продольной составляющей тяги, толкающей самолет вперед. Резкое снижение тяговооруженности очень заметно ухудшит манёвренность. Таким образом система управления вектором тяги на тех скоростных режимах, где в основном ведется ближний воздушный бой, совсем не помощник. Улучшение маневренности самолета там достигается за счет комплексной проработки компоновки и весового совершенства его планера, а также банальным увеличением тяговооруженности.
Советский тяжелый истребитель Су-27 удивлял опытных западных летчиков вовсе не тем, что мог выполнить «кобру» или «колокол». А тем что мог сделать вираж, т.е. разворот в горизонтальной плоскости на 360 градусов, за просто немыслимые 13 секунд, имея на входе скорость около 650 км/ч и не растеряв её на выходе до эволютивной. Поворотными соплами такое не сделать.
Сверхманевренность, т.е. возможность управления самолетом на режимах сваливания при помощи управления вектором тяги двигателей, может только дополнить, но никак не заменить маневренность в традиционном понимании. Именно такое заключение было сделано в итоговом резюме программы X-31. Примечательно то, что симуляции воздушных боев там велись преимущественно с использованием ракет малой дальности с тепловым наведением. При этом делался особый акцент на том, чтобы они имели возможность пуска при нахождении самолета на больших углах атаки и малых скоростях. Мягко говоря не самые выгодные стартовые условия, которые на тот момент едва ли могла выполнить хоть какая-то из принятых на вооружение ракет. Более того, по итогам программы на таких режимах рекомендовалось использование перспективной ракеты, которую можно пускать по цели, находящейся на углах визирования до 90 градусов. Она появилась на вооружении армии США уже в самом начале 21 века и получила обозначение AIM-9X. Но теперь при наличии такой ракеты, выходить специально на режимы сверхманёвренности стало не только бесполезно, но еще и крайне опасно, если такая же есть у противника. С малым запасом скорости шансов увернуться от нее практически нет.
Само появление ракет с возможностью пуска с большими отклонениями от курса самолета-носителя сделало ближний бой максимально непредсказуемым. Получалась своеобразная лотерея, в которой участвуют боевые машины стоимость по 100 млн долларов за единицу в попытке перекрутить друг друга. Именно поэтому еще задолго до экспериментов с управлением вектором тяги двигателей был задан всеобщий тренд на дальний ракетный бой, где преимущество на стороне того, кто первый выстрелит. В такой парадигме ситуационная осведомленность всегда в приоритете над сверхманёвренностью. При ней наиболее предпочтительный такой ближний маневренный бой, которого вообще не было.
Это Авиасмотр. Большое спасибо за внимание и до встречи в новых сюжетах.