Корабельные самолеты на пути выбора разумной альтернативы

Ведущий серии Виктор ДРУШЛЯКОВ В рамках военно-технического форума «Армия 2017» первый заместитель министра обороны РФ Борисов Ю.И., отвечавший за военно-техническую политику ВС РФ и создание новых вооружений, а ныне, с мая 2018 года – заместитель Председателя Правительства РФ по вопросам ОПК – сделал неожиданное заявление о намерении создания в России истребителя КВВП. Больших подробностей пока не сообщалось, но это заявление спустя некоторое время снова было повторено. В связи с этим в СМИ прошла волна публикаций на эту тему, вспоминали историю создания «вертикалок» Як-38 и особенно прекращение в 1992 году программы испытаний сверхзвукового истребителя КВВП Як-141.
На протяжении четырех лет в журнале «Авиапанорама» публиковалась серия статей, посвященных зарождению и развитию авианосцев и палубной авиации, а также эволюции взлетно-посадочных систем авианесущих кораблей (№№ 4-2014…3-2018).
Статьей в №4-2018 наш журнал открыл серию публикаций о проблематике создания боевых самолетов СВВП и КВВП, их особенностях и возможностях, планируются статьи по истории создания конкретных типов таких самолетов. Поскольку в течение всего послевоенного времени шел поиск способов и путей создания безаэродромной авиации и было создано множество экспериментальных летательных аппаратов ВВП различного назначения, удачных и не удачных, в исторической части этой серии статей внимание будет уделено исключительно боевым программам по разработке истребителей СВВП/КВВП, начиная с послевоенного времени.
При подготовке материалов серии будут использованы, по согласованию с авторами, ранее опубликованные в открытых источниках статьи, материалы исследований, а также консультации разработчиков отечественной техники СВВП.

Продолжение, начало – в №4-2018

Вниманию читателей предлагается очередная статья по сравнению особенностей и характеристик самолетов ОВП и КВВП. Более 10 лет назад, когда создавался этот материал, еще только начинались испытания, уже в серийной
конфигурации, истребителей КВВП F-35B. К настоящему времени самолеты этой модификации уже поступили на вооружение авиации КМП США, а также осваиваются летчиками ряда государств. Продолжается массовое, плановое производство истребителей F-35 модификаций F-35A, F-35B и F-35C для нужд стран-участников программы создания самолета этого типа. Недавно Конгресс США утвердил бюджет МО на 2019 год, где, в частности, четко прописано финансирование производства очередных партий различных модификаций истребителей F-35, в том числе и модификации КВВП!

Сравнение пространственно-временных характеристик истребителей обычного взлета и посадки и короткого взлета и вертикальной посадки

Сравниваются основные пространственно-временные характеристики истребителей обычного взлета и посадки и короткого взлета и вертикальной посадки (ОВП и КВВП),оказывающие влияние на боевые возможности и эффективность этих истребителей.

Рассматриваются унифицированные по большинству основных параметров истребители ОВП и КВВП, предназначенные для решения одинаковой совокупности расчетных боевых задач с однотипными вариантами боевой нагрузки. Показано, что для совокупности основных расчетных боевых задач, решаемых фронтовыми истребителями, по всем рассмотренным характеристикам истребители КВВП значительно превосходят истребители ОВП.

Введение. Исходные данные

Для сравнения влияния технических особенностей истребителей обычного взлета и посадки (ОВП) и короткого взлета и вертикальной посадки (КВВП) на их характеристики должны использоваться оптимизированные для решения заданной совокупности расчетных боевых задач (РБЗ) с заданной эффективностью модели таких истребителей на рациональных для каждого из них режимах эксплуатации и боевого применения.

Между тем, в настоящее время получила развитие концепция унифицированных истребителей (в т.ч. ОВП и КВВП), создаваемых на основе единых планера, силовой установки, бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) и вооружения (степень конструктивной унификации 75-80%) с едиными технологиями производства и эксплуатации, предназначенные для решения заданной совокупности РБЗ с эффективностью не ниже заданного уровня.

Примером такого «семейства» унифицированных истребителей могут служить разрабатываемые в рамках программы JSF варианты истребителя F-35 (F-35A – аэродромный ОВП, F-35B – аэродромный/палубный КВВП, F-35С – палубный ОВП). При этом, наибольшая степень унификации, позволяющая осуществлять трансформацию одного варианта в другой в процессе эксплуатации, достигнута для вариантов А и В, что показано на рис. 1.

Несмотря на то, что жесткая унификация по базовым параметрам не позволяет в полной мере оптимизировать основные характеристики этих вариантов истребителя (в т.ч. размерность, летно-технические характеристики (ЛТХ), заметность, состав и характеристики БРЭО, состав вооружения и др.), чтобы получить наилучшие результирующие показатели эффективности и стоимости, она дает возможность более наглядной качественной оценки влияния относительно узкого набора дополнительных систем и агрегатов, обеспечивающих расширение диапазона взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) до уровня КВВП (реализуемых на относительно кратковременных взлетно-посадочных участках профиля полета), на боевые возможности, эффективность, эксплуатационные и экономические характеристики каждого из вариантов.

Сравниваются два унифицированных варианта истребителя с постоянной геометрией планера, обеспечивающей одинаковую компоновку основных систем и агрегатов обоих вариантов самолета и компоновку дополнительных систем и агрегатов, обеспечивающих характеристики КВВП и необходимый диапазон центровок на всех режимах полета. Принимается, что дополнительные системы и агрегаты устанавливаются во внутренние отсеки планера за счет объемов внутренних топливных баков. В рассматриваемом варианте КВВП для максимальной
унификации применяется комбинированная силовая установка (СУ), состоящая из подъемно-маршевого двигателя (аналогичного базовому) и подъемного двигателя.

Предварительные оценки показывают, что при решении одинаковых РБЗ эквивалентная расчетная (нормальная) взлетная, полетная и посадочная массы варианта КВВП меньше, чем варианта ОВП, в основном, за счет меньших расходуемых и резервных запасов топлива, а также меньшей резервной боевой нагрузки. Это повышает уровень основных ЛТХ и боевую эффективность варианта КВВП, а при одинаковой взлетной массе позволяет варианту КВВП значительно увеличить боевую нагрузку и/или время и режимы ведения воздушного боя, что также повышает его боевую эффективность. Сравнение эквивалентных нормальных взлетных масс истребителей ОВП и КВВП на двух диаграммах приведено на рис. 1.

При одинаковой максимальной взлетной массе и максимальном запасе топлива во внутренних топливных баках происходит повышение относительной массы топлива и боевой нагрузки и их влияния на характеристики вариантов самолета. Потребность в значительных резервных запасах топлива у варианта ОВП приводит к уменьшению основного запаса топлива по отношению к основному запасу топлива варианта КВВП, даже с учетом уменьшенного объема топливных баков последнего (за счет дополнительных агрегатов СУ) и к соответствующему снижению максимальной дальности полета варианта ОВП по сравнению с вариантом КВВП.

Относительная разница массовых характеристик вариантов ОВП и КВВП максимальна на взлете и минимальна при посадке. Таким образом, учет основных технических и эксплуатационных особенностей позволяет утверждать, что вариант КВВП унифицированного истребителя имеет явные преимущества по массовым характеристикам перед вариантом ОВП во всей области эксплуатации.

Особенности оперативного базирования истребителей ОВП и КВВП заключаются в том, что истребители ОВП могут использовать для этой цели исключительно аэродромы (как правило, от 3 класса и выше), а истребители КВВП – значительно более широкий диапазон объектов, в т.ч.относящихся к неавиационной инфраструктуре различного назначения.

Анализ локальных войн второй половины ХХ века, осредненных характеристик аэродромнойи автодорожной сети, а также насыщенности театров военных действий (ТВД) другими элементами инфраструктуры, пригодными для оперативного базирования истребительной авиации, позволяет прогнозировать возможные пространственные характеристики развертывания авиационных группировок сторон на типовом ТВД.

С точностью, достаточной для концептуального анализа, учитывая данные из работ, принимается, что при развертывании группировки фронтовых истребителей КВВП на ТВД инфраструктурные ограничения отсутствуют и средняя расчетная глубина расположения оперативных зон рассредоточения формирований истребителей КВВП относительно линии боевого соприкосновения (ЛБС) с учетом возможностей резервирования и маскировки составляет 50 км. Ширина полосы развертывания незначительна (±5 км) и в расчет не принимается.

Исходя из прогнозируемых характеристик аэродромной сети ТВД, определяющих возможности развертывания формирований самолетов ОВП группировки ФА, в т.ч. формирований истребителей ОВП требуемой численности, принимается, что оперативные аэродромы базирования формирований истребителей ОВП могут располагаться не ближе 100 км от ЛБС в полосе шириной до 400 км (т.е. на глубине 100-500 км от ЛБС).

При этом, для формирований фронтовых истребителей ОВП рассматриваются следующие случаи развертывания:

  1. Численность группировки и характеристики аэродромной сети позволяют развернуть ее в полосе 100-300 км.
  2. Численность группировки и характеристики аэродромной сети требуют для развертывания полосы 100-500 км.
  3. Угроза ударов противника по аэродромам вынуждает развертывать группировку в более удаленной от ЛБС полосе 300-500 км.

Рассматриваются формирования унифицированных по большинству основных (базовых) параметров истребителей ОВП и КВВП, предназначенных для решения одинаковой совокупности РБЗ с одинаковыми вариантами расчетной (нормальной) боевой нагрузки.

Для предварительной оценки используются следующие упрощенные профили полета:

1. Истребители ОВП:

  • -маловысотный – крейсерская скорость 900 км/ч;
  • -комбинированный – крейсерская скорость 900 км/ч.

Начиная с рубежа 50 км от ЛБС, полет до РБД и обратно производится на малой высоте. До этого рубежа полет выполняется на большой высоте для сокращения расхода топлива при увеличенной глубине базирования.

2. Истребители КВВП

  • -маловысотный – крейсерская скорость 900 км/ч.

В расчетах принималось, что радиус полета до района боевых действий (РБД) на малой высоте с расчетным запасом топлива – 350 км. Километровый расход топлива при полете на большой высоте в 2 раза меньше, чем при полете на малой высоте. Запас топлива для полета на крейсерских участках профиля для истребителей ОВП и КВВП принят одинаковым.

Представленные на рис. 2 и 4 профили (участки профилей) полета обозначены:

  • -светло-серым – высотный участок комбинированного профиля полета истребителя ОВП;
  • -черным – маловысотный участок и маловысотный профиль полета истребителя ОВП;
  • -темно-серым – маловысотный профиль полета истребителя КВВП.

Соответствующие этим профилям значения подлетного времени и относительного расхода топлива на крейсерских участках полета для комбинированного (истребитель ОВП), маловысотного (истребитель ОВП) и маловысотного (истребитель КВВП) профилей полета указаны рядом с каждой группой профилей.

Предполагается, что цели, назначенные для поражения истребителями ФА, являются приоритетными и должны поражаться за минимальное время, а вся совокупность расчетных целей находится в полосе 0-300 км за ЛБС, их относительное распределение по глубине подчиняется линейному закону и представлено на рис. 3.

Влияние глубины базирования на глубину боевого воздействия

На рис. 2. представлены возможности группировок истребителей ОВП и КВВП по достижению РБД на различной глубине от ЛБС, а также время и относительный расход топлива на крейсерских участках полета.

Из рис.2. следует, что при одинаковом расчетном запасе топлива на крейсерских режимах полета группировка истребителей КВВП на всем протяжении ЛБС обеспечивает нанесение ударов полным составом (100% самолетов) на глубину до 300 км за ЛБС (т.е. на всю глубину расположения расчетных целей) при полете по маловысотному симметричному профилю.

В таких же условиях, при полете по комбинированному симметричному профилю группировка истребителей ОВП, развернутая на ТВД в полосе 100-500 км от ЛБС, обеспечивает нанесение ударов:

  • -на глубину до 75 км за ЛБС – полным составом (100% самолетов);
  • -на глубину до 125 км за ЛБС – до 75% полного состава (истребители, развернутые в полосе 100-400 км от ЛБС);
  • -на глубину до 175 км за ЛБС – до 50% полного состава (истребители, развернутые в полосе 100-300 км от ЛБС);
  • -на глубину до 225 км за ЛБС – до 25% полного состава (истребители, развернутые в полосе 100-200 км от ЛБС).

Группировка истребителей ОВП, развернутая на ТВД в полосе 100-300 км от ЛБС, обеспечивает нанесение ударов:

  • -на глубину до 175 км за ЛБС – полным составом (100% самолетов);
  • -на глубину до 225 км за ЛБС – до 50% полного состава (истребители, развернутые вполосе 100-200 км от ЛБС).

Группировка истребителей ОВП, развернутая на ТВД в полосе 300-500 км от ЛБС, обеспечивает нанесение ударов:

  • -на глубину до 75 км за ЛБС – полным составом (100% самолетов);
  • -на глубину до 125 км за ЛБС – до 50% полного состава (истребители, развернутые в полосе 300-400 км от ЛБС).

Анализ рис. 2 применительно к группировке истребителей КВВП показывает, что целераспределение для поражения всей совокупности целей при заданном их распределении по глубине не вызывает трудностей, благодаря тому, что она разворачивается в относительно узкой полосе (±5 км), и каждый из истребителей КВВП способен выйти в любую точку применения оружия в заданной полосе расположения расчетных целей (0-300 км за ЛБС). Поэтому, имеется возможность гибкого адаптивного целераспределения и наращивания суммарного потенциала группировки, особенно в прилегающих к ЛБС зонах, за счет удаленных зон с меньшим количеством целей. В данном случае каждому истребителю КВВП назначается для поражения соответствующее количество типовых целей на разной глубине, что дает возможность всем
истребителям группировки поразить все цели (или максимальное количество целей) к одному (или заданному) моменту времени.

Потенциальные возможности поражения заданной совокупности целей группировкой истребителей ОВП, развернутой на ТВД в относительно широких полосах (например, в полосе100-500 км от ЛБС), даже при оптимальном целераспределении значительно ниже т.к. отсутствует возможность гибкого целераспределения из-за близости по величине рассматриваемых пространственных показателей (максимального радиуса, ширины и удаленности от ЛБС полосы базирования ФА, а также глубины распределения целей за ЛБС) и сочетания заданного равномерного распределения самолетов группировки по глубине аэродромной сети ФА на ТВД, содной стороны, и неравномерного распределения целей по глубине, с другой.

Кроме того, из-за большего удаления полос базирования истребителей ОВП от ЛБС при одинаковом запасе крейсерского топлива их максимальная досягаемость за ЛБС несколько меньше, что при полосах базирования 100-500 км и 100-300 км не позволяет поражать цели на глубине 250-300 км (2,7% целей), а при полосе базирования 300-500 км – цели на глубине 175-300км (17,3% целей).

Так, при развертывании в полосе 100-500 км, начиная с целей, расположенных на глубине более 75 км, количество используемых истребителей ОВП группировки постоянно снижается и падает до нуля на глубине 250 км из-за недостаточной досягаемости даже при полете по комбинированному профилю. Это не позволяет перераспределять ресурсы группировки так же, как в группировке истребителей КВВП.

В результате, группировка истребителей ОВП равной численности, развернутая на ТВД в полосе 100-500 км от ЛБС, реализует в каждом боевом вылете в среднем 57,3% потенциала группировки истребителей КВВП, группировка истребителей ОВП, развернутая в полосе 100-300 км от ЛБС – в среднем 72,9% потенциала группировки истребителей КВВП, а группировка, развернутая в полосе 300-500 км от ЛБС – в среднем 41,7% потенциала группировки истребителей КВВП, что отражено на рис. 3.

Поэтому, во всех рассмотренных случаях развертывания при ограничении расчетной взлетной массы и крейсерского запаса топлива для поражения заданной совокупности целей каждый из задействованных истребителей ОВП должен будет выполнить значительно больше вылетов, чем каждый истребитель КВВП. Причем, ввиду невозможности перегруппировки на заданной аэродромной сети, количество вылетов каждого истребителя ОВП существенно отличается друг отдруга и зависит как от параметров полосы развертывания группировки, так и от глубины базирования истребителя.

Для обеспечения возможностей поражения всех целей на глубину до 300 км и оптимального перенацеливания истребителей ОВП необходимо увеличить запас крейсерского топлива до соответствующего уровня, ухудшая при этом ВПХ, ЛТХ и связанные с ними характеристики эффективности. Среднее увеличение крейсерского запаса топлива для группировки, развертываемой в полосе 100-500 км составит 36%, для группировки, развертываемой в полосе 300-500 км – 50% (при максимальном около 60%), а для группировки, развертываемой в полосе 100-300 км – 22%.

Для сохранения подобия ВПХ и ЛТХ истребителей ОВП и КВВП при увеличении крейсерского запаса топлива на истребителях ОВП, производится увеличение боевой нагрузки на истребителях КВВП до одинаковой взлетной массы, что эквивалентно увеличению количества поражаемых целей в одном вылете (для данного случая в 2,44, 3,0 и 1,88 раза, соответственно) и боевой эффективности.

Принимается, что расчетная масса боевой нагрузки истребителей ОВП и КВВП составляет 0,25 Gткр, а суммарная масса крейсерского запаса топлива и расчетной боевой нагрузки, соответственно – 1,25 Gткр.

Влияние глубины базирования на подлетное время и относительный расход топлива

На рис. 4 сравниваются возможности группировок истребителей ОВП и КВВП по подлетномувремени и
относительным расходам топлива на крейсерских режимах полета при равномерном распределении самолетов в полосах оперативного базирования при решении РБЗ на различной заданной глубине от ЛБС в диапазоне 0-100 км.

Анализ рис.4 позволяет выполнить оценку подлетного времени и боевой нагрузки, реализуемых истребителями ОВП при расчетной взлетной массе и базировании на различных расстояниях от ЛБС, по отношению к аналогичным характеристикам, реализуемым истребителями КВВП, что приведено на рис. 5.

Подлетное время до цели (рубежа применения оружия) является одним из универсальных показателей, во многом определяющим уровень боевой эффективности истребителей с учетом ответных мероприятий противника, позволяя оценить в т.ч.:

  • -рубежи применения оружия истребителем и целью;
  • -ущерб, нанесенный целью до ее поражения;
  • -располагаемое время маскировки, укрытия и вывода цели из-под удара, вероятность обнаружения и захвата цели;
  • -располагаемое время для организации действий цели (или их совокупности), вероятность атаки плановой цели;
  • -располагаемое время восстановления боеспособности цели (при повторных ударах).

Из рис. 5 следует, что для расчетной взлетной массы:

  • -при действиях по целям в районе ЛБС средняя боевая нагрузка истребителя КВВП в группировке может быть увеличена в 4,44 раза по сравнению с расчетной, а средняя боевая нагрузка истребителя ОВП – в 3 раза;
  • -при действиях по целям на глубине 50 км за ЛБС средняя боевая нагрузка истребителя КВВП в группировке может быть увеличена в 3,856 раза по сравнению с расчетной, а средняя боевая нагрузка истребителя ОВП – в 2,43 раза;
  • -при действиях по целям на глубине 100 км за ЛБС средняя боевая нагрузка истребителя КВВП в группировке может быть увеличена в 3,28 раза по сравнению с расчетной, а средняя боевая нагрузка истребителя ОВП – в 1,863 раза;
  • -при действиях по целям в районе ЛБС подлетное время до цели (рубежа применения оружия) истребителя КВВП составляет 3,3 мин, что в среднем в 6,05 раза меньше, чем у истребителя ОВП.
  • -при действиях по целям на глубине 50 км за ЛБС подлетное время до цели (рубежа применения оружия) истребителя КВВП составляет 6,7 мин, что в среднем в 3,485 раза меньше, чем у истребителя ОВП.
  • -при действиях по целям на глубине 100 км за ЛБС подлетное время до цели (рубежа применения оружия) истребителя КВВП составляет 10 мин, что в среднем в 2,67 раза меньше, чем у истребителя ОВП.

Продолжение следует

Ваш комментарий будет первым

Написать ответ

Выш Mail не будет опубликован


*


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика