"Самолеты мира 1996 05-06" - читать интересную книгу автора

КОРАБЕЛЬНАЯ АВИАЦИЯ СЕГОДНЯ

Н а разных этапах создания корабельной авиации возникает ряд научных и технических проблем, которые достаточно четко можно разделить на три группы:

- проблемы формирования концепции и технического облика корабель-но-авиационной системы в целом;

- проблемы базирования самолетов и вертолетов на корабле и их боевого функционирования во взаимодействии с корабельными системами.

Концепция и технический облик ко-рабельно-авиационной системы разрабатываются на самых ранних стадиях, еще до начала проектирования. Определяется состав авиагруппы,размерность (водоизмещение) корабля и оптимальное сочетание типов и размерности авиационных комплексов (АК) с кораблем базирования.

Рациональная размерностьавианосца устанавливается исходя из двух предпосылок. Во-первых технической, когда учитывается возможность размещения АК того или иного типа. Так, корабли водоизмещением до 20000 т способны принимать только вертолеты; водоизмещением от 20000 до 45000 т кроме вертолетов могут принять и СВ/ УВП (самолеты вертикального и укороченного взлета и посадки) для решения некоторых локальных задач. Корабли водоизмещением от 45000 т и выше (в мировой практике - до 90000 т) способны принимать корабельные самолеты всех типов и размерностей.

Суда в диапазоне водоизмещении 45000-60000 т могут иметь аэрофинишер и 2-3 катапульты, или две стартовые дорожки на трамплин и одну катапульту на посадочной палубе. Водоизмещение более 60000 т делает возможным размещение 3-4-х катапульт, или двух дорожек на трамплин и двух катапульт на посадочной палубе.

Во-вторых, рассматривается состав задач, которые будет решать базирующаяся на авианосце группа летательных аппаратов. При этом корабельно-авиационная система должны быть оптимальной по критерию «эффективность-стоимость».

Высокая стоимость корабля не позволяет экономить на авиационных комплексах, а наоборот, заставляет любой ценой повышать коэффициент эффективности каждой единицы стояночной площади.

Для обеспечения боевой устойчивости и результативности корабля и корабельного соединения в целом авианосцу прежде всего надо иметь систему противолодочной обороны (ПЛО), включающую в себя корабельные вертолеты ПЛО. В этом случае он сможет действовать в районах, прикрываемых с воздуха береговой авиацией.

Далее следует задача противовоздушной обороны (ПВО) от ударов авиации, вооруженной низколетящими противокорабельными ракетами, которые зенитные ракетные комплексы могут не одолеть.

Затем решаются задачи наступательного плана: нанесение ударов по надводным и подводным береговым целям.

Зависимость стоимости от водоизмещения кораблей (не только авианесущих) такова, что до водоизмещения, равного 15000-20000 т, стоимость растет быстрее размерности из-за постепенного насыщения кораблей радиоэлектроникой и вооружением, а после этого значения -медленнее. Благодаря этому для каждого состава задач имеется ярко выраженный минимум стоимости, соответствующий оптимальной размерности корабля. Например, оптимальное водоизмещение корабля, решающего задачу ПЛО-около 40000-45000 т, задачи ПЛО и ПВО - приблизительно 55000-65000 т и так далее.

Разработчикам необходимо отыскать такое сочетание одного или нескольких типов авиакомплексов с кораблем, которое обеспечит сбалансированность возможностей корабля по количеству базируемых на нем АК и по их обслуживанию (подготовка к вылету, выпуск и т.п.), то есть по пропускной способности его авиационно-технических систем. Действительно, если самолето (вертолето) вместимость корабля будет избыточной по отношению к возможностям его авиационно-технических систем, то часть АК окажется в роли бесполезного груза. И наоборот, избыточный потенциал этих систем может оказаться недоиспользованным.

Когда корабль и базирующиеся на нем АК создаются одновременно, нужная сбалансированность может быть достигнута совместными усилиями проектантов. Если АК разрабатывается под готовый корабль, то характеристики, обеспечивающие его оптимальное сочетание с кораблем,закладываются в техническое задание.

Вопросы, связанные непосредственно со взлетом с корабля и посадкой на корабль, являются ключевыми, потому что в значительной мере определяют эффективность корабельных АК. Помимо принципиального обеспечения этих процессов, важным является поиск рационального распределения средств, обеспечивающих взлет и посадку, между АК и кораблем. С одной стороны, чем большая доля этих средств размещена на АК, тем меньше его боевые возможности. С другой стороны, на кораблях относительно малой размерности проблематично размещение устройств, сводящих к минимуму взлетно-посадочную массу летательных аппаратов.

В настоящее время в мировой практике реализованы и в разной степени успешно применяются пять способов взлета летательных аппаратов с авианесущего корабля и четыре способа их посадки на корабль:

- вертолетный взлет;

- вертикальный взлет самолета с поворотом вектора тяги;

- укороченный взлет самолета с поворотом вектора тяги;

- взлет при помощи катапульты;

- взлет при помощи трамплина;

- вертикальная посадка самолета с поворотом вектора тяги;

- укороченная посадка самолета с поворотом вектора тяги;

- посадка на аэрофинишер.

Сложности взлета и посадки вертолетов на корабль обусловлены качкой и воздушными потоками над палубой и преодолеваются в зависимости от ситуации.

В серийных и готовых к серийному производству образцах корабельных самолетов нашли применение две про-ектно-конструкторские схемы вертикального взлета:

- использование двигательной установки, состоящей из одного двигателя с четырьмя поворотными соплами (то есть поворот вектора тяги двигательной установки) - как у «Харриера» и его модификаций;

- использование двигательной установки, состоящей из одного подъемно-маршевого двигателя с поворотным соплом и двух подъемных двигателей, расположенных вертикально (то есть наличие дополнительного источника тяги) - как у Як-38, Як-38М, Як-141.

Обе эти схемы обеспечивают укороченный взлет, а также вертикальную и укороченную посадку. Основной задачей создания СВ/УВП является разработка схемы, обеспечивающей минимальные весовые затраты на реализацию такого способа взлета и посадки.

На «Харриере» подобные затраты обусловлены сложностью конструкции двигательной установки (наличием двух дополнительных сопел), потерями тяги в механизме ее поворота и дополнительным расходом топлива при взлете и посадке.

Примененная в самолетах Як-38, Як-38М и Як-141 конструкция подъемно-маршевого двигателя несколько проще, чем у «Харриера», однако на этих машинах установлены по два подъемных двигателя. Они работают только при взлете и посадке, а на всех остальных этапах полета оказываются бесполезным грузом. Кроме того, здесь тоже присутствуют весовые затраты, связанные с поворотом вектора тяги и с дополнительным расходом топлива на взлет и посадку.

Интересно отметить, что теоретически изменение вектора тяги может быть использовано в ближних маневренных воздушных боях, однако дальше предварительных исследований в этом направлении дело не продвинулось.

Еще одной проблемой является устойчивость самолета при взлете и посадке, когда аэродинамические органы управления еще не эффективны. Ситуация усугубляется качкой корабля и турбулентными потоками над палубой. Решение вопроса нужно искать прежде всего в существенном повышении надежности автопилота. Третья проблема при создании СВ/УВП состоит в образовании при посадке и взлете сложных газовых потоков вокруг самолета. Вход таких потоков в двигатель может привести к его заглоханию, а при засоренности взлетной площадки - к попаданию в двигатель посторонних предметов. Тут важны соответствующие компоновочные решения и хорошая подготовка взлетных площадок.

Существенным фактором, не столько для самолета, сколько для места базирования, становится снижение температуры газов на срезе сопла.

Перечисленных проблем гораздо меньше у авиастроителей, создающих самолеты катапультного и трамплинного взлета. Средства для взлета таких машин находятся на корабле, в результате чего соответствующие весовые затраты на этих самолетах минимальны и по тактико-техническим характеристикам они практически не уступают своим сухопутным аналогам.

В настоящее время на авианосцах применяются паровые катапульты. Такая катапульта состоит из расположенного под палубой цилиндра, двигающегося в нем поршня и связанного с ним устройства для зацепления передней стойки шасси самолета. Поршень под действием пара разгоняет самолет до эволютивной скорости, после чего в конце палубы самолет отцепляется и покидает корабль. При этом допускается просадка самолета после схода.

Рост тяговооруженности корабельных истребителей, необходимой для достижения высокой боевой эффективности (при перехвате, в ближних воздушных боях и т.п.), позволил использовать для их взлета трамплин, и это существенно упростило работу судостроителей.

Трамплин представляет собой плавную горку в носовой части корабля. Она обеспечивает самолету при сходе с палубы вертикальную составляющую скорости, что дает возможность сократить дистанцию разбега.

Начинается разбег на трамплин со стартовой площадки, оборудованный охлаждаемым отражательным щитом. До старта самолет удерживается за колеса основных стоек шасси специальными задержниками. После закатывания самолета на задержники и подъема отражательного щита двигатель выводится на чрезвычайный режим, задержники опускаются и машина разбегается. Истребитель Су-27К сходит с трамплина без просадки, хотя принципиально она допустима.

Важным преимуществом катапульты является то, что она обеспечивает старт самолетов как с высокой, так и с низкой тяговооруженностью. Основной недостаток - сложность катапульты, большие массы и объемы ее агрегатов, а также необходимость обеспечения ее паром.

Главным достоинством трамплина считается его относительная простота. Охлаждаемый газоотражательный щит, хоть и имеет весьма сложную и тяжелую конструкцию, не идет ни в какое сравнение с агрегатами катапульты. К недостаткам трамплина следует отнести длинные дистанции, требуемые для взлета самолетов с относительно низкой тяговооруженностью.

Проблемным является обеспечение взлета как с катапульты, так и с трамплина при качке и при наличии турбулентных воздушных потоков над палубой. Влияние этих факторов уменьшается соответствующей ориентацией корабля и выбором момента начала разбега самолета.

Посадка самолетов катапультного и трамплинного взлета на всех кораблях осуществляется на аэрофинишер, который представляет собой трос, натянутый поперек посадочной палубы и при посадке немного над ней приподнимаемый. Трос соединен с расположенной под палубой системой гашения энергии, состоящей из ряда плунжерных механизмов. Самолет имеет в хвостовой части выпускаемый посадочный крюк для закрепления за трос (так называемый «тормозной гак»). После зацепления трос вытягивается, приводя в действие систему гашения энергии, и на короткой дистанции останавливает самолет. Машину отцепляют от троса, а система гашения энергии возвращает его в исходное положение.

Обычно, на авианосцах аэрофинишер состоит из четырех тросов, что обеспечивает приемлемую вероятность зацепления самолета хотя бы за один из них.

Аэрофинишер имеет также аварийный барьер (сеть-улавливатель, поднимаемую при необходимости в вертикальное положение) для случаев аварийных посадок.

Задача управления самолетом, еще до торможения и зацепления за трос, решается в несколько этапов. Начальное выведение самолета в район нахождения корабля осуществляется радиосистемой ближней навигации, которая ведет машину до входа в оптическую систему посадки. Оптическая система должна минимизировать влияние качки корабля на процесс посадки. Она имеет три вертикально расположенных источника света разных цветов. Летчик обязан выдерживать высоту так, чтобы видеть средний. В этом случае самолет гарантировано зацепляется за второй или третий трос аэрофинишера. В кормовой части корабля есть пункт управления посадкой, откуда оператор по голосовой связи руководит действиями пилота.

Точное приведение на аэрофинишер самолета зависит в немалой степени от величины посадочной скорости, сниж-ние которой способствует повышению безопасности полетов. На Су-27К эта проблема была решена за счет механизации крыла.

Можно добавить, что большинство американских летчиков на вопрос «Что самое сложное в летной работе?» отвечает: «Посадка на авианосец ночью».

Много внимания требует разработка комплекса проектно-конструкторских, алгоритмических и аппаратурных решений и мероприятий, обеспечивающих нормальную эксплуатацию и эффективное боевое применение авиагруппы корабля. При базировании АК на полетной палубе и в ангаре обеспечение минимальных площадей и объемов достигается путем складывания лопастей и иногда хвостовой балки у вертолетов, складывания крыльев и откидывания носового обтекателя у самолетов. Для сокращения времени на под-' готовку к вылету крылья у самолетов должны складываться с подвешенными ракетами. Все это ведет к определенным (хотя и незначительным) весовым затратам.

Проблема выставки инерционной системы АК перед вылетом в условиях качающейся палубы в настоящее время практически решена.

Важным аспектом для проектировщиков является совместимость АК и его вооружения с кораблем. Речь, в первую очередь, идет об обеспечении электромагнитной совместимости. Корабль - это мощный источник радиоизлучения в широком диапазоне частот, и может сложиться нежелательная ситуация, при которой на некотором удалении от судна радиоэлектронные системы АК окажутся «забитыми» его излучением. То же самое может произойти и с АК, находящимися на палубе.

Гарантированной должна быть безопасность АК, пребывающих на палубе в условиях облучения радиолокаторами корабля. В бортовые системы АК могут входить агрегаты, содержащие так называемые «опасные цепи», то есть электрические цепи, инициирующие в случае необходимости срабатывание порохового заряда. К ним относятся цепи в пирозаряде катапультируемого кресла летчика, цепи в системе пуска ракет и т.д. Излучение радиолокаторов корабля может достичь такой интенсивности, что токи наводки в этих цепях вызовут самопроизвольное срабатывание соответствующих устройств и систем. Надежная защита «опасных цепей» - необходимое условие эксплуатации корабельно-авиационных комплексов. Еще больше проблем связано непосредственно с ракетным вооружением, АК. Здесь в полной мере существует описанная выше задача защиты «опасных цепей». Хранение, транспортировка и подвеска ракет требуют проведения серьезных мероприятий по обеспечению их выносливости к вибрациям, виброударам, падениям и т.п. Большое значение имеет и поддержание коррозионной стойкости к агрессивной морской среде.

Вероятность эффективного группового применения авиации с кораблей и ее взаимодействия с другими корабельными комплексами (зенитными, противолодочными) обеспечивается соответствующей канальностью корабельных пунктов управления и наведения авиации и этих боевых комплексов. Выполняет подобные функции боевая информационно-управляющая система, возможности которой должны соответствовать размерности корабля и составу его авиагруппы.

История создания отечественных авианесущих кораблей весьма драматична. Сейчас в России нет средств на строительство этих самых сложных в судостроении инженерных сооружений. Хотя без «аэродромов на волнах» океанский флот не сможет решать стратегические задачи, продиктованные геополитическим положением государства. В строю остался один авианосец - ТАКР «Кузнецов». В отличие от США, где сохраняют и совершенствуют авианосно-ударные группы в ВМС, наши корабли не дослуживают даже положенного срока. Такая ситуация отрицательно влияет на судьбу российской корабельной авиации, лишая ее перспективы.