Questa è una continuazione dell'articolo precedente. Per completezza ti consiglio di leggere la prima parte.
Continuando a confrontare le capacità dei combattenti della generazione 4 ++ con la 5a generazione, ci rivolgiamo ai rappresentanti della produzione più brillanti. Naturalmente, questi sono i Su-35 e gli F-22. Questo non è del tutto giusto, come ho detto nella prima parte, ma comunque.
Il Su-35 è uno sviluppo del leggendario Su-27. Qual è l'unicità del suo antenato, penso, tutti lo ricordano. Fino al 1985, l'F-15 ha regnato supremo nell'aria per nove anni. Ma l'atmosfera all'estero è precipitata quando i primi Su-27 in serie hanno cominciato ad essere adottati. Un combattente con una super manovrabilità, in grado di raggiungere angoli di attacco prima irraggiungibili, nel 1989 per la prima volta dimostrando pubblicamente la tecnica Cobra Pugachev, è fuori dalla portata dei concorrenti occidentali. Naturalmente, la sua nuova modifica "trentacinquesima" ha assorbito tutti i vantaggi dell'antenato e ha aggiunto alcune delle sue caratteristiche, portando il design "ventisettesimo" all'ideale.
Una caratteristica sorprendente dei Su-35, così come del resto dei nostri velivoli di generazione 4+, è il vettore di spinta deviato. Per qualche ragione sconosciuta, è comune solo nel nostro paese. Questo elemento è così unico che nessuno può duplicarlo? La tecnologia del vettore di spinta deflessa è stata testata anche su velivoli americani di quarta generazione. General Electric ha sviluppato l'ugello AVEN, che è stato installato e testato sull'aereo F-16VISTA nel 1993. Fig. # 1. Pratt Whitney ha sviluppato l'ugello PYBBN (migliore design rispetto a GE) installato e testato sull'F-15ACTIVE nel 1996. Fig. n. 2. Nel 1998 è stato testato l'ugello deviabile TVN per Eurofighter. Tuttavia, non un singolo aereo occidentale della quarta generazione ha ricevuto OVT nella serie, nonostante il fatto che la modernizzazione e la produzione continuino fino ad oggi.
Figura 1
Figura 2
Avendo le opportune tecnologie per la deflessione del vettore di spinta, nel 1993 (AVEN) decisero di non utilizzarle sull'F-22. Sono andati dall'altra parte, creando ugelli rettangolari per ridurre il radar e la firma termica. Come bonus, questi ugelli vengono solo deviati su e giù.
Qual è la ragione di una tale antipatia per l'Occidente per il vettore di spinta deviato? Per fare ciò, proviamo a capire su cosa si basa il combattimento aereo ravvicinato e come può essere applicato un vettore di spinta deviato.
La manovrabilità dell'aereo è determinata dalle forze G. A loro volta, sono limitati dalla forza dell'aereo, dalle capacità fisiologiche della persona e dagli angoli di attacco limitanti. Anche il rapporto spinta-peso dell'aereo è importante. Durante le manovre, il compito principale è cambiare la direzione del vettore di velocità o la posizione angolare del velivolo nello spazio il più rapidamente possibile. Ecco perché il problema chiave nelle manovre è la virata costante o forzata. Con una curva costante, l'aereo cambia la direzione del vettore di movimento il più rapidamente possibile, senza perdere velocità. La virata forzata è dovuta a un cambiamento più rapido della posizione angolare del velivolo nello spazio, ma è accompagnata da perdite attive di velocità.
UN. Lapchinsky, nei suoi libri sulla prima guerra mondiale, citava le parole di diversi piloti di assi occidentali: l'asso tedesco Nimmelmann scrisse: "Sono disarmato mentre sono più basso"; Belke ha detto: "La cosa principale nel combattimento aereo è la velocità verticale". Ebbene, come non ricordare la formula del famoso A. Pokryshkina: "Altezza - velocità - manovra - fuoco".
Avendo strutturato queste affermazioni con il paragrafo precedente, possiamo capire che velocità, altitudine e rapporto spinta/peso saranno determinanti nel combattimento aereo. Questi fenomeni possono essere combinati con il concetto di altitudine di volo energetico. Viene calcolato secondo la formula mostrata in Figura 3. Dove He è il livello di energia del velivolo, H è l'altitudine di volo, V2 / 2g è l'altitudine cinetica. La variazione dell'altitudine cinetica nel tempo è chiamata tasso energetico di salita. L'essenza pratica del livello di energia risiede nella possibilità della sua ridistribuzione da parte del pilota tra altitudine e velocità, a seconda della situazione. Con una riserva di velocità, ma una mancanza di quota, il pilota può completare la salita, come lasciato in eredità da Nimmelmann, e ottenere un vantaggio tattico. La capacità del pilota di gestire con competenza la riserva di energia disponibile è uno dei fattori determinanti nel combattimento aereo.
Figura №3
Ora capiamo che durante le manovre su virate stabilite, l'aereo non perde la sua energia. L'aerodinamica e la spinta dei motori bilanciano la resistenza. Durante una virata forzata, l'energia dell'aereo viene persa e la durata di tali manovre non è limitata solo dalla velocità evolutiva minima dell'aereo, ma anche dal dispendio del vantaggio energetico.
Dalla formula in Figura 3, possiamo calcolare il parametro rate of climb del velivolo, come ho detto sopra. Ma ora sta diventando chiara l'assurdità dei dati sulla velocità di salita, che sono forniti in open source per alcuni velivoli, poiché è un parametro che cambia dinamicamente che dipende dall'altitudine, dalla velocità di volo e dal sovraccarico. Ma, allo stesso tempo, è la componente più importante del livello energetico dell'aeromobile. Sulla base di quanto sopra, il potenziale dell'aeromobile in termini di guadagno di energia può essere determinato in modo condizionale dalla sua qualità aerodinamica e dal rapporto spinta-peso. Quelli. il potenziale del velivolo con l'aerodinamica peggiore può essere equalizzato aumentando la spinta dei motori e viceversa.
Naturalmente è impossibile vincere una battaglia con la sola energia. Non meno importante è la caratteristica di virata del velivolo. Per esso, è valida la formula mostrata in Figura 4. Si può vedere che le caratteristiche della viratabilità del velivolo dipendono direttamente dalle forze g Ny. Di conseguenza, per una virata costante (senza perdita di energia), Nyр è importante - il sovraccarico disponibile o normale, e per una svolta forzata Nyпр - il sovraccarico di spinta massimo. Innanzitutto è importante che questi parametri non vadano oltre i limiti del sovraccarico operativo del Nuovo aeromobile, ovvero limite di forza. Se questa condizione è soddisfatta, il compito più importante nella progettazione dell'aeromobile sarà l'approssimazione massima di Nyp a Nye. In termini più semplici, la capacità di un aeromobile di eseguire manovre in un raggio più ampio senza perdere velocità (energia). Cosa influenza Nyp? Naturalmente, l'aerodinamica del velivolo, maggiore è la qualità aerodinamica, maggiore è il possibile valore di Nyр, a sua volta, l'indice del carico sull'ala influisce sul miglioramento dell'aerodinamica. Più è piccolo, maggiore è la viratabilità del velivolo. Inoltre, il rapporto spinta-peso del velivolo influisce sul Nyp, il principio di cui abbiamo parlato sopra (nel settore energetico) è valido anche per la virata del velivolo.
Figura №4
Semplificando quanto sopra e non toccando ancora la deviazione del vettore di spinta, notiamo giustamente che i parametri più importanti per un velivolo manovrabile saranno il rapporto spinta-peso e il carico alare. I loro miglioramenti possono essere limitati solo dal costo e dalle capacità tecniche del produttore. Interessante a questo proposito il grafico presentato in Figura 5, che fa capire perché l'F-15 fino al 1985 fosse il padrone della situazione.
Immagine n. 5
Per confrontare i Su-35 con l'F-22 in combattimento ravvicinato, dobbiamo prima rivolgerci ai loro antenati, ovvero Su-27 e F-15. Confrontiamo le caratteristiche più importanti a nostra disposizione, come il rapporto spinta-peso e il carico alare. Tuttavia, sorge la domanda, per quale massa? Nel Manuale di volo dell'aeroplano, il peso normale al decollo è calcolato in base al 50% del carburante nei serbatoi, due missili a medio raggio, due missili a corto raggio e il carico di munizioni del cannone. Ma la massa massima di carburante del Su-27 è molto maggiore di quella dell'F-15 (9400 kg contro 6109 kg), quindi la riserva del 50% è diversa. Ciò significa che l'F-15 avrà in anticipo un vantaggio di peso inferiore. Per rendere il confronto più onesto, propongo di prendere come campione la massa del 50% del carburante Su-27, così otteniamo due risultati per l'Aquila. Come armamento del Su-27, accettiamo due missili R-27 sull'APU-470 e due missili R-73 sul p-72-1. Per l'F-15C, l'armamento è AIM-7 su LAU-106a e AIM-9 su LAU-7D/A. Per le masse indicate, calcoliamo il rapporto spinta-peso e il carico alare. I dati sono presentati nella tabella in Figura 6.
Figura 6
Se confrontiamo l'F-15 con il carburante calcolato per esso, gli indicatori sono molto impressionanti, tuttavia, se prendiamo un carburante uguale in massa al 50% del carburante Su-27, il vantaggio è praticamente minimo. Nel rapporto spinta-peso, la differenza è di centesimi, ma in termini di carico sull'ala, l'F-15, tuttavia, è decentemente avanti. Sulla base dei dati calcolati, l'"Aquila" dovrebbe avere un vantaggio nel combattimento aereo ravvicinato. Ma in pratica, le battaglie di addestramento tra l'F-15 e il Su-27, di regola, sono rimaste con le nostre. Tecnologicamente, il Sukhoi Design Bureau non è stato in grado di creare un aereo leggero come i concorrenti, non è un segreto che in termini di peso dell'avionica siamo sempre stati leggermente inferiori. Tuttavia, i nostri designer hanno preso una strada diversa. Nelle gare di allenamento, nessuno usava "Cobr di Pugachev" e non usava OVT (non esisteva ancora). Era la perfetta aerodinamica del Sukhoi che gli dava un vantaggio significativo. La disposizione integrale della fusoliera e la qualità aerodinamica in 11, 6 (per l'F-15c 10) hanno neutralizzato il vantaggio nel carico alare dell'F-15.
Tuttavia, il vantaggio del Su-27 non è mai stato schiacciante. In molte situazioni e in diverse condizioni di volo, l'F-15c può ancora competere, poiché la maggior parte dipende ancora dalle qualifiche del pilota. Questo può essere facilmente rintracciato dai grafici di manovrabilità, che verranno discussi di seguito.
Tornando al confronto del velivolo di quarta generazione con il quinto, compileremo una tabella simile con le caratteristiche del rapporto spinta-peso e del carico alare. Ora prenderemo i dati sui Su-35 come base per la quantità di carburante, poiché l'F-22 ha meno serbatoi (Fig. 7). L'armamento di Sushka include due missili RVV-SD sull'AKU-170 e due missili RVV-MD sul P-72-1. L'armamento del Raptor è due AIM-120 sul LAU-142 e due AIM-9 sul LAU-141/A. Per il quadro generale, vengono forniti anche i calcoli per il T-50 e l'F-35A. Dovresti essere scettico sui parametri del T-50, poiché sono stime e il produttore non ha fornito dati ufficiali.
Figura №7
La tabella in Figura 7 mostra chiaramente i principali vantaggi del velivolo di quinta generazione rispetto alla quarta. Il divario nel carico alare e nel rapporto spinta-peso è molto più significativo di quello dell'F-15 e del Su-27. Il potenziale per l'energia e un aumento di Nyp nella quinta generazione è molto più alto. Uno dei problemi dell'aviazione moderna: la multifunzionalità, ha interessato anche i Su-35. Se sembra buono con il rapporto spinta-peso al postcombustore, allora il carico sull'ala è inferiore anche al Su-27. Ciò mostra chiaramente che il design della cellula del velivolo di quarta generazione non può, tenendo conto della modernizzazione, raggiungere gli indicatori della quinta.
Da notare l'aerodinamica dell'F-22. Non ci sono dati ufficiali sulla qualità aerodinamica, tuttavia, secondo il produttore, è superiore a quello dell'F-15c, la fusoliera ha un layout integrale, il carico alare è addirittura inferiore a quello dell'Aquila.
I motori dovrebbero essere annotati separatamente. Poiché solo il Raptor ha motori di quinta generazione, questo è particolarmente evidente nel rapporto spinta-peso in modalità "massimo". La portata specifica nella modalità "postcombustore", di regola, è più del doppio della portata nella modalità "massima". Il tempo di funzionamento del motore al "postcombustore" è significativamente limitato dalle riserve di carburante dell'aeromobile. Ad esempio, il Su-27 su "postcombustore" consuma più di 800 kg di cherosene al minuto, quindi un aereo con un miglior rapporto spinta-peso al "massimo" avrà vantaggi in spinta per un tempo molto più lungo. Questo è il motivo per cui l'Izd 117 non è un motore di quinta generazione e né i Su-35 né il T-50 hanno alcun vantaggio nel rapporto spinta-peso rispetto all'F-22. Di conseguenza, per il T-50, il motore di quinta generazione sviluppato "tipo 30" è molto importante.
Dove da tutto quanto sopra è ancora possibile applicare il vettore di spinta deviato? Per fare ciò, fare riferimento al grafico in Figura 8. Questi dati sono stati ottenuti per la manovra orizzontale dei caccia Su-27 e F-15c. Sfortunatamente, dati simili per i Su-35 non sono ancora disponibili pubblicamente. Prestare attenzione ai confini della svolta costante per altezze di 200 me 3000 m Lungo l'ordinata, possiamo vedere che nell'intervallo 800-900 km / h per le altezze indicate, si ottiene la massima velocità angolare, che è 15 e 21 gradi/s, rispettivamente. È limitato solo dal sovraccarico dell'aeromobile nell'intervallo da 7, 5 a 9. È questa velocità che è considerata la più vantaggiosa per condurre combattimenti aerei ravvicinati, poiché la posizione angolare dell'aeromobile nello spazio cambia il più rapidamente possibile. Tornando ai motori di quinta generazione, un velivolo con un rapporto spinta-peso più elevato e capace di movimento supersonico senza l'uso di postcombustori ottiene un vantaggio energetico, poiché può sfruttare la velocità per salire fino a rientrare nella gamma più vantaggiosa per il BVB.
Figura №8
Se estrapoliamo il grafico di Figura 8 sui Su-35 con un vettore di spinta deviato, come si può cambiare la situazione? La risposta è perfettamente visibile dal grafico - niente da fare! Poiché il limite nell'angolo di attacco limite (αadd) è molto più alto del limite di forza dell'aeromobile. Quelli. i controlli aerodinamici non sono pienamente utilizzati.
Si consideri il grafico della manovra orizzontale per altezze di 5000–7000 m, mostrato nella Figura 9. La massima velocità angolare è 10-12 gradi / s e viene raggiunta nell'intervallo di velocità 900-1000 km / h. È piacevole notare che è in questa fascia che i Su-27 e i Su-35 hanno vantaggi decisivi. Tuttavia, queste altezze non sono le più vantaggiose per il BVB, a causa della diminuzione delle velocità angolari. Come può aiutarci il vettore di spinta deviato in questo caso? La risposta è perfettamente visibile dal grafico - niente da fare! Poiché il limite nell'angolo di attacco limite (αadd) è molto più alto del limite di forza dell'aeromobile.
Figura №9
Allora, dove può essere realizzato il vantaggio del vettore di spinta deviato? Ad altezze superiori a quelle più vantaggiose e a velocità inferiori a quelle ottimali per il BVB. Allo stesso tempo, profondamente oltre i confini dell'inversione stabilita, ad es. con una virata forzata, in cui l'energia dell'aereo è già consumata. Di conseguenza, OVT è applicabile solo in casi particolari e con una fornitura di energia. Tali modalità non sono così popolari in BVB, ma, ovviamente, è meglio quando esiste la possibilità di deviazione del vettore.
Ora passiamo un po' alla storia. Durante gli esercizi della Bandiera Rossa, l'F-22 ha costantemente vinto vittorie sugli aerei di quarta generazione. Ci sono solo casi isolati di perdita. Non ha mai incontrato Su-27/30/35 a Red Flag (almeno non ci sono tali dati). Tuttavia, il Su-30MKI ha preso parte alla Bandiera Rossa. I rapporti sulla concorrenza per il 2008 sono disponibili online. Naturalmente, il Su-30MKI aveva un vantaggio sui veicoli americani, come il Su-27 (ma non a causa dell'OVT e non travolgente). Dai rapporti, possiamo vedere che il Su-30MKI sulla bandiera rossa ha mostrato una velocità angolare massima nella regione di 22 gradi / s (molto probabilmente a velocità nella regione di 800 km / h, vedere il grafico), a sua volta, l'F-15c è entrato alla velocità angolare di 21 gradi/sec (velocità simili). È curioso che l'F-22 abbia mostrato una velocità angolare di 28 gradi / s durante gli stessi esercizi. Ora capiamo come si può spiegare questo. Innanzitutto, il sovraccarico in alcune modalità dell'F-22 non è limitato a 7, ma a 9 (vedi Airplane Flight Manual per Su-27 e F-15). In secondo luogo, a causa del minore carico alare e del maggiore rapporto spinta-peso, i limiti della virata costante nei nostri grafici per l'F-22 si sposteranno verso l'alto.
Separatamente, va notato l'acrobazia unica che può essere dimostrata dai Su-35. Sono così applicabili nel combattimento aereo ravvicinato? Con l'uso di un vettore di spinta deviato, vengono eseguite figure come "Florova Chakra" o "Pancake". Cosa unisce queste cifre? Vengono eseguiti a basse velocità per entrare in sovraccarico operativo, tutt'altro che il più redditizio nel BVB. L'aereo cambia bruscamente la sua posizione rispetto al centro di massa, poiché il vettore velocità, sebbene si sposti, non cambia drasticamente. La posizione angolare nello spazio rimane invariata! Qual è la differenza tra un razzo o una stazione radar che l'aereo sta ruotando sul suo asse? Assolutamente nessuno, mentre perde anche la sua energia di volo. Forse con simili capriole possiamo rispondere al fuoco contro il nemico? Qui è importante capire che prima di lanciare il razzo, l'aereo deve agganciare il bersaglio, dopodiché il pilota deve dare il "consenso" premendo il pulsante "invio", dopodiché i dati vengono trasmessi al razzo e il lancio viene effettuata. Quanto tempo ci vorrà? Ovviamente più di frazioni di secondo, che si spendono con "frittelle" o "chakra", o qualcos'altro. Inoltre, tutto questo anche a velocità ovviamente perdenti, e con una perdita di energia. Ma è possibile lanciare missili a corto raggio con teste termiche senza cattura. Allo stesso tempo, speriamo che il cercatore del missile stesso catturi il bersaglio. Di conseguenza, la direzione del vettore di velocità dell'attaccante dovrebbe coincidere approssimativamente con il vettore del nemico, altrimenti il missile, per inerzia ricevuta dal vettore, lascerà la zona di possibile cattura da parte del suo cercatore. Un problema è che questa condizione non è soddisfatta, poiché il vettore velocità non cambia drasticamente con tali acrobazie.
Considera il cobra di Pugachev. Per eseguirlo, è necessario disattivare l'automatico, che è già una condizione controversa per il combattimento aereo. Come minimo, le qualifiche dei piloti da combattimento sono significativamente inferiori a quelle degli assi acrobatici, e anche questo deve essere fatto con gioielli in condizioni estremamente stressanti. Ma questo è il minore dei mali. Cobra viene eseguito ad altitudini nella regione di 1000 me velocità nell'intervallo di 500 km / h. Quelli. l'aereo dovrebbe inizialmente essere a velocità inferiori a quelle consigliate per il BVB! Di conseguenza, non può raggiungerli finché il nemico non perde la stessa quantità di energia, per non perdere il suo vantaggio tattico. Dopo l'esecuzione del "cobra" la velocità del velivolo rientra nei 300 km/h (perdita di energia istantanea!) ed è nel range del minimo evolutivo. Di conseguenza, "Asciugatura" deve andare in picchiata per guadagnare velocità, mentre il nemico non solo mantiene il vantaggio in velocità, ma anche in altezza.
Tuttavia, una simile manovra può fornire i benefici necessari? C'è un'opinione secondo cui con una tale frenata possiamo lasciare andare avanti l'avversario. In primo luogo, il Su-35 ha già la capacità di frenare ad aria senza la necessità di spegnere l'automazione. In secondo luogo, come è noto dalla formula per l'energia del volo, è necessario rallentare salendo, e non in altro modo. In terzo luogo, nel combattimento moderno, cosa dovrebbe fare un avversario vicino alla coda senza attaccare? Vedendo di fronte a te "Asciugando", eseguendo "cobra", quanto sarà più facile mirare all'area aumentata del nemico? In quarto luogo, come abbiamo detto sopra, non funzionerà per catturare il bersaglio con una tale manovra, e un missile lanciato senza cattura andrà nel latte dell'inerzia risultante. Tale evento è mostrato schematicamente in Figura 17. In quinto luogo, vorrei chiedere di nuovo come il nemico si è avvicinato così tanto senza essere attaccato prima, e perché "Cobra" quando è possibile fare "Gorka" risparmiando energia?
Figura №10
In effetti, la risposta a molte domande sull'acrobazia è estremamente semplice. Le esibizioni e gli spettacoli dimostrativi non hanno nulla a che fare con le tecniche reali nel combattimento aereo ravvicinato, poiché vengono eseguite in modalità di volo che ovviamente non sono applicabili in BVB.
Su questo, ognuno deve concludere da solo quanto l'aereo della generazione 4 ++ è in grado di sopportare l'aereo della quinta generazione.
Nella terza parte, parleremo più in dettaglio dell'F-35 e del T-50 rispetto ai concorrenti.
