Предисловие редакции: В 1988 году в небо поднялась последняя модификация истребителя Mirage III. Эта машина, представлявшая собой окончательный этап эволюции истребителя с треугольным крылом, специально предназначена для исследования аэродинамической схемы «утка».
В 1966 году сотрудники швейцарского государственного авиазавода Eidgenӧssisches Flugzeugwerk (F+W), Эммен, выполнили исследования по установке переднего горизонтального оперения (ПГО) на истребитель Mirage III и провели испытания модели в аэродинамической трубе. Результатом этих исследований стала модификация швейцарских «миражей», проведенная в середине срока их эксплуатации и выразившаяся в оснащении их передним горизонтальным оперением (см ПРИЛОЖЕНИЕ). Благодаря приобретенной Швейцарией лицензии на производство «миражей» F+W и компания Dassault поддерживали тесные связи.
швейцарский истребитель Mirage III с ПГО, которое позднее было установлено на самолете Mirage IIIEX. Снимок компании Dassault Aviation
В сентябре 1968 года в воздух поднялся истребитель-бомбардировщик Dassault Mirage 5J n°2 с установленными на носовом обтекателе двумя фиксированными поверхностями (известными как «усы»). Самолет, получивший прозвище Astérix, продемонстрировал интересные качества, и поэтому было принято решение сделать эти поверхности выдвижными. Mirage IIIR №344 был модернизирован соответствующим образом. Самолет, получивший наименование Mirage Milan S 01, был представлен швейцарцам в рамках конкурса на замену истребителя Mirage III. Предложение компании Dassault сопровождалось проектом переоснащения машин электроникой ударного самолета Jaguar. Чтобы улучшить характеристики, Mirage IIIE n°589 в свою очередь был модернизирован, получив новую прицельно-навигационную систему и двигатель SNECMA Atar 9K50. Несмотря на впечатляющие характеристики этот самолет, представленный в мае 1972 года, не сохранился, равно как и его конкуренты. До 1976 года компания Dassault безуспешно пыталась заинтересовать им другие страны.
В то время как производство истребителей Mirage F1 шло полным ходом, его предшественник Mirage III обладал перед ним преимуществом в виде меньшей стоимости. Поэтому, следуя примеру опытного истребителя Mirage Milan, было принято решение продолжить модификацию и оснастить Mirage III радаром Cyrano IV от Mirage F1. Истребитель Mirage IIIR n°301 был приобретен у французских ВВС в 1979 году и модифицирован, получив радар Cyrano IV, двигатель Atar 9K50 и более совершенную прицельно-навигационную систему с инерциальной платформой и индикатором на лобовом стекле. Впоследствии была установлена РЛС Agave, и самолет был переименован в Mirage 50.
Швейцарское ПГО установлено
В мае 1981 года на швейцарские самолеты было установлено ПГО, которое обеспечило более высокие характеристики, чем те, которые были достигнуты с «усами». Наплывы на передней кромке крыла еще больше улучшали эксплуатационные характеристики [поверхности, увеличивающие длину хорды корневых частей крыла и позволяющие решать некоторые аэродинамические проблемы – прим. ред]. После многочисленных итераций с прицельно-навигационной системой было решено установить электродистанционную систему управления полетом. Модифицированный таким образом самолет получил обозначение Mirage IIING. В декабре 1982 года Mirage IIING под управлением Патрика Экспертона (Patrick Experton) совершил свой первый полет.
ПГО опытного истребителя Mirage IIING было смещено вперед. Обратите внимание на наплывы в корневых частях крыла. Снимок компании Dassault Aviation
Полеты продолжались до сентября 1984 года, но, несмотря на некоторый интерес со стороны ряда стран, заказов не последовало. Модернизация была слишком дорогой, а изготовленная заново машина имела худшие характеристики по сравнению с новейшим истребителем Mirage 2000.
В 1987 году компания Dassault, ведя одновременно переговоры с Венесуэлой, продала Бразилии некоторое количество истребителей, которые должны были быть изготовлены на базе закупленных у ВВС Франции самолетов Mirage IIIE и Mirage IIIR. В ходе модернизации самолеты должны были получить ПГО, поскольку в соответствии с планами командования бразильских ВВС «миражи» должны были выполнять задачи противовоздушной обороны: переднее горизонтальное оперение улучшало маневренность на больших скоростях. Остальная часть парка бразильских «миражей» должна была быть модернизирована до того же стандарта.
Начинается переоборудование Mirage IIIE
Учитывая сроки изготовления первого самолета, для разработки этой модификации требовался испытательный стенд, который можно было получить в кратчайшие сроки и с минимальными затратами. Поэтому было принято решение купить у французских ВВС Mirage IIIE n°467.
У этого самолета было бурное прошлое: в середине 1970-х годов он стал жертвой столкновения с Mirage IIIB. Результат: разрезанный у самого основания и почти оторванный киль и порванная обшивка левой стороны фюзеляжа. Самолет был отремонтирован в Биаррице-Парме. Впоследствии в результате инцидента со стрельбой он был поврежден еще больше: учебный снаряд с инертным наполнителем попал в шпангоут 26 и отсек с радиооборудованием, после чего самолет был отремонтирован на ремонтном авиазаводе французских ВВС в Клермон-Ферране. Таким образом, он вступил в строй в Биаррице в конце ноября 1987 года.
Переоборудование в основном включало в себя:
- установку ПГО, разработанного швейцарцами для своих самолетов. Это ПГО смещено назад по сравнению с ПГО истребителя-бомбардировщика Mirage 50: 0,8 метра от кромки воздухозаборника и имело чуть большую площадь. Каждая консоль ПГО имела размах 0,888 метра, площадь 0,663 кв. метра со слегка изогнутой передней кромкой, стреловидность которой 56°40’, а стреловидность задней кромки – 23°20’. Данное ПГО было известно как «утки 3,8%», что является отношением их общей площади к эталонной площади крыла истребителя Mirage III (34,8 кв. метров).
крепление двух стальных пластин толщиной 3 мм и длиной 0,3 метра у основания приемника воздушного давления (ПВД), расположенного на оконечности обтекателя антенны РЛС Cyrano II. Задача этих пластин заключалась в улучшении поперечной устойчивости на углах атаки выше 22°;
прицельно-навигационная систему истребителя-бомбардировщика Mirage IIIE за исключением навигационного допплеровского радара, который был удален; УКВ-радиостанция заменила одну из УВЧ-радиостанций, установлена система опознавания «свой-чужой» ESD 3300, а также автопилот нового поколения. Наконец, был разработан новый указатель угла атаки, учитывающий максимальный угол атаки 28° в воздушном бою или 22° в конфигурации с большой нагрузкой. Устройство автоматической балансировки (компенсатор) прекращал свою работу при угле атаки 23°, так чтобы пилот мог поддерживать усилия на ручке управления и чтобы самолет не мог превысить максимально допустимый угол атаки;
новые дефлекторы желобов пушек, обеспечивающие более эффективную защиту двигателя на больших углах атаки.
на переднем плане фюзеляж самолета Mirage IIIEX на заводе Breguet-Dassault в Биарриц-Парме. На самом деле это планер истребителя-бомбардировщика Mirage IIIE n°467, модифицированного путем установки ПГО и нового оборудования. Снимок компании Dassault Aviation
Полный комплект модификации был приобретен у эмменского авиазавода F+W. После переоборудования на заводе в Биарриц-Парме в конце марта 1988 года «мираж» под управлением Патрика Экспертона перелетел в Истр с промежуточной посадкой в Казо.
на данном снимке самолета Mirage IIIEX хорошо показаны ПГО и пластины у основания ПВД; Истр, 26 мая 1988 года. Снимок компании Dassault Aviation
С третьего полета Жан Пюс (Jean Pus) смог «удержать» самолет на скорости 110 узлов (204 км/ч), но созданное машиной сопротивление было очень велико. Требовалось много энергии, чтобы выйти из этого положения с поднятым носом и потерять всего 2000 футов (610 м) для набора скорости для горизонтального полета. Патрик Экспертон и Жан Пюс летали на «мираже», чередуя полеты без и с внешними нагрузками. Самолет, оснащенный Atar 9C, оказывается несколько маломощным по сравнению с истребителем-бомбардировщиком Mirage 50.
летчик-испытатель компании Dassault Жан Пюс садится в кабину самолета Mirage IIIEX. Снимок компании Dassault Aviation
Во время девятого полета «мираж» участвовал в испытаниях, не связанных с его основной задачей: самолет должен был нести, а затем буксировать ловушку системы радиоэлектронного противодействия Barbara, изготовленную компанией ESD, прикрепленную на конце троса длиной 2000 метров и подвешенную под левой консолью крыла. Ловушка отказывалась «разматываться» [трос не разматывался под действием аэродинамического сопротивления – прим. ред.], и вторая попытка закончилась разрывом троса при зависании на высоте 8000 футов (2438 м) и скорости 250 узлов (463 км/ч). Некоторое время спустя еще одна попытка привела к такому же результату.
В июне 1988 года Mirage IIIE n°467 выполнил полет без ПГО и со стальными пластинами у основания ПВД. В ходе испытаний было установлено, что пластины не мешают работе радара, что летные качества не ухудшаются и что самолет остается устойчивым на больших углах атаки. Фактически пластины сами по себе позволяли получить почти все результаты, достигнутые с помощью ПГО…
Уменьшение ПГО
По результатам испытаний был сделан вывод, что можно уменьшить площадь ПГО (и, следовательно, сопротивление). Во время восемнадцатого полета было испытано ПГО с площадью, уменьшенной на 2,5% (от эталонной площади). Поведение «миража» было идентично поведению с ПГО с площадью 3,8% при меньшем лобовом сопротивлении: без внешних подвесок самолет показал максимальную скорость М = 1,9 (700 узлов, 1296 км/ч).
При фактическом угле атаки 27°, скорости 100 узлов (185 км/ч) и работающем на полной мощности двигателе на высоте 5000 футов (1524 м) «мираж» с центровкой, близкой к задней границе, терял всего 1000 футов (305 м) для восстановления скорости, необходимой для горизонтального полета.
В августе майор Делем (commandant Deleume) из центра летных испытаний (Centre d’essais en vol – CEV) совершил три полета на Mirage IIIE n°467 с целью подготовки к приему бразильских самолетов. По оценке майора Делема в варианте перехватчика «мираж» был очень хорош на углах атаки до 28° с легким бафтингом (вибрациями) и без поперечной устойчивости; в тяжелой конфигурации со смещенной назад центровкой небольшой крен при углах атаки приводил к задиранию носа (подхват – аэродинамическое явление при околозвуковых скоростях).
майор Делем и персонал центра летных испытаний на фоне самолета Mirage IIIEX; Истр, 13 августа 1988 год а. Снимок компании Dassault Aviation
Mirage IIIE n°467 был возвращен в Бретиньи для выполнения дополнительных полетов в центре летных испытаний, пилоты которого очень положительно оценили систему управления самолета.
Разработка варианта для Венесуэлы
В конце сентября 1988 года Жан Пус в Казо выполнил учебные стрельбы с выключенной автоматической системой снижения подачи топлива в двигатель при скорости до 100 узлов (185 км/ч) и углом атаки 32°; никаких проблем с работой двигателя зафиксировано не было. Затем с декабря 1988 года полеты были сосредоточены на разработке версии для Венесуэлы.
Был установлен обтекатель РЛС Cyrano IV без пластин у основания ПВД Chaffois [названо в честь изобретателя Шаффуа – прим. ред.] и было сохранено ПГО площадью 2,5% площади крыла. На низких скоростях управляемость была лучше, чем с обтекателем РЛС Cyrano II и с пластинами у основания ПВД, но бафтинг был интенсивнее, чем у опытного истребителя Mirage IIING. Однако прежде всего увеличение угла атаки было очень мало по сравнению с обычным Mirage IIIE: пластины у основания ПВД были необходимы. Пластины были установлены, и поведение машины не сильно отличалось от поведения с обтекателем РЛС Cyrano II.
Самолет получил «сухую» штангу для дозаправки в полете: она обеспечивает легкую стыковку с небольшими креном и рысканием при малом изменении угла атаки и без нарушений работы двигателя. Полеты с большой полезной нагрузкой и смещением центровки назад (многозамковые бомбодержатели с бомбами тактической поддержки BAT120 под фюзеляжем и два топливных бака емкостью по 1700 литров) выполнялись с увеличенными с 0,30 до 0,36 метра пластинами у основания ПВД, что обеспечивало идеальную поперечную устойчивость.
самолет Mirage IIIEX в полете над альпийскими горами. Самолет оснащен более эффективным радаром с новым обтекателем. Обратите внимание над подвешенный под фюзеляжем многозамковый бомбодержатель с бомбами для разрушения взлетно-посадочных полос BAP100. Снимок компании Dassault Aviation
Центр летных испытаний протестировал версию «миража» для Венесуэлы, окончательный облик которой был определен после трех полетов, выполненных в мае и июне 1989 года под управлением майора Делема. Затем были завершены испытания, проведенные в рамках подготовки экспортируемых самолетов.
Год спустя был выполнен 77-ой полет в конфигурации, которая в то время была предложена для модернизации испанских «миражей» в вариант Mirage IIIEE (IE – espagnols [испанский]). Машина получила дефлекторы желобов пушек, проходящие под носовой частью фюзеляжа, и штангу для дозаправки топливом в полете. Испытательный полет прошел без каких-либо проблем с двигателем.
79-й и последний полет был выполнен 7 июня 1990 года под управлением Жана Пюса с целью определить запрошенную венесуэльцами конфигурацию. В этом полете «мираж» был оснащен обтекателем РЛС Cyrano IV и не имел ПГО и пластин у основания ПВД.
В настоящий момент самолет находится на постоянном хранении: в 1995 году он был передан ассоциации Музея авиации Монтелимара (Montélimar), частью экспозиции которого он является.
На протяжении всего времени испытаний самолет нес камуфляжную окраску истребителей-бомбардировщиков Mirage IIIE того времени. На бортах фюзеляжа под лобовым стеклом нанесена стилизованная надпись «Mirage IIIEX».
Mirage IIIEX сохранил камуфляж и опознавательные знаки французских ВВС. Снимок летящего самолета Mirage IIIEX был сделан в сентябре 1988 года. Снимок компании Dassault Aviation
А как же быть с ПГО?
Оглядываясь назад, мы можем сделать определенные выводы: в более легкой конфигурации истребителя-перехватчика (Бразилия) с крупным ПГО (3,8% площади крыла) центровка смещена вперед; в более тяжелой конфигурации ударного самолета (Венесуэла) с меньшим ПГО (2,5% площади крыла) центровка смещена назад. Испытания показали, что переднего горизонтального оперения меньшей площади было достаточно и что от ПГО было мало пользы, и что 80% прироста угла атаки приходится на пластины у основания ПВД. Пластины и ПГО обеспечивают увеличение угла атаки 10-15° по сравнению с обычным истребителем Mirage III, что является значительным преимуществом, особенно в воздушном бою. Однако одновременно ПГО значительно уменьшает запас продольной устойчивости и, следовательно, ухудшает центрировку самолета. По запасу устойчивости по перегрузке, длинам разбега и пробега выигрыш будет незначителен – в отличие от «усов» (которые были применены на Mirage Milan).
бразильский Mirage IIIEBR на испытаниях в Истре. К тому времени Бразилия начала программу модернизации своего флота истребителей Mirage III. Снимок компании Dassault Aviation
бразильский двухместный самолет Mirage IIIDBR n°4906. Фактически это бывший одноместный самолет-разведчик Mirage IIIR n°338 французских ВВС, переоборудованный (в т.ч. с установкой ПГО) для Бразилии. Снимок компании Dassault Aviation
Поиски правильного рецепта
В наши дни некоторые считают, что фиксированное ПГО на устойчивом самолете – в отличие от истребителей Mirage 2000 и Rafale – ничего не добавляет и было элементом моды; основную пользу приносили пластины у основания ПВД. Можно даже сказать, что для тяжелых венесуэльских самолетов применение ПГО ограничивается подвеской четырех 250-кг бомб и дополнительных топливных баков. Чтобы восстановить ставшую чрезмерно задней центровку венесуэльского Mirage IIIEV, в его носовую часть необходимо было загрузить дополнительный балласт. Но поскольку требовалось не превышать максимально допустимую массу, это достигалось за счет топлива или вооружения!
Что касается «Кфира», то у израильтян было больше причин использовать ПГО: новый двигатель и удлиненная передняя часть, отягощенная размещенной в ней авионикой, сместили центр тяжести и, следовательно, сняли ограничения на размещение полезной нагрузки под крылом. ПГО «Кфира» было очень похоже на ПГО швейцарских «миражей» (3,8% площади крыла), но было расположено ближе к носу.
Единственными серьезными изменениями аэродинамики самолетов семейства Mirage III стали установка ПГО и пластин у основания ПВД на венесуэльских Mirage 50. Они не привели к принципиальному улучшению скоростей захода на посадку, скоростей взлета и посадки, что являлось основной претензией к самолетам-бесхвосткам с треугольным крылом. Однако этот негативный вывод может быть частично смягчен поведением машины в воздушном бою: благодаря ПГО «мираж» обладает большей маневренностью с более быстрыми изменениями угла атаки.
Именно электродистанционная система управления в сочетании c аэродинамической неустойчивостью полностью изменили характеристики истребителей с треугольным крылом: сначала у Mirage 2000 с его пластинами на воздухозаборниках, а затем у Rafale с управляемым ПГО.
ПРИЛОЖЕНИЕ. Переднее горизонтальное оперение и треугольное крыло
Основным недостатком треугольного крыла является посадочная скорость и, соответственно, большая длина взлетно-посадочной полосы, необходимая при выполнении взлета и посадки, а также ограничения, накладываемые на маневрирование на виражах. Основная причина заключается в отсутствии возможности повышения подъемной силы крыла с помощью средств механизации: вращающие моменты предкрылков и закрылков не могут быть скомпенсированы рулем высоты, а отклонение элевонов в данном случае имеет эффект, который противоположен искомому. Установка предкрылков на переднюю кромку крыла прототипа истребителя Mirage III 001 была безрезультатной. Самолеты с треугольным крылом и средствами механизации должны иметь горизонтальное оперение, что приводит к потере значительной части преимуществ треугольного крыла. Только с появлением электродистанционных систем управления полетом появилась возможность оснастить статически неустойчивый самолет треугольным крылом с предкрылками. Чтобы уменьшить отклонение элевонов на взлете и посадке и, следовательно, уменьшить их интерцепторный эффект и их лобовое сопротивление, необходимо установить перед крылом несущие поверхности: этот принцип известен с истоков авиации – более или менее осознанно на первый взгляд – это переднее горизонтальное оперение. Но применение ПГО имеет отрицательный эффект, заключающийся в возникновении продольной неустойчивости.
Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте
Телеграмм канал Альтернативная История
Читайте также:
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉