Esta es una continuación del artículo anterior. Para completar, le aconsejo que lea la primera parte.
Continuando comparando las capacidades de los cazas de la generación 4 ++ con la quinta generación, recurrimos a los representantes de producción más brillantes. Naturalmente, estos son los Su-35 y F-22. Esto no es del todo justo, como dije en la primera parte, pero aún así.
El Su-35 es un desarrollo del legendario Su-27. ¿Cuál es la singularidad de su antepasado, creo, todos recuerdan. Hasta 1985, el F-15 reinó supremo en el aire durante nueve años. Pero el estado de ánimo en el extranjero se desplomó cuando comenzaron a adoptarse los primeros Su-27 en serie. Un luchador con súper maniobrabilidad, capaz de alcanzar ángulos de ataque previamente inalcanzables, en 1989 por primera vez demostrando públicamente la técnica Cobra Pugachev, está más allá del alcance de los competidores occidentales. Naturalmente, su nueva modificación "trigésimo quinto" ha absorbido todas las ventajas del antepasado y ha añadido varias de sus características, llevando el diseño "vigésimo séptimo" al ideal.
Una característica sorprendente de los Su-35, así como del resto de nuestros aviones de 4+ generaciones, es el vector de empuje desviado. Por alguna razón desconocida, es común solo en nuestro país. ¿Es este elemento tan único que nadie puede duplicarlo? La tecnología de vector de empuje desviado también se ha probado en aviones estadounidenses de cuarta generación. General Electric desarrolló la boquilla AVEN, que fue instalada y probada en el avión F-16VISTA en 1993. Fig. # 1. Pratt Whitney desarrolló la boquilla PYBBN (mejor diseño que GE) instalada y probada en el F-15ACTIVE en 1996. Fig. No. 2. En 1998, se probó la boquilla deflectable TVN para Eurofighter. Sin embargo, ni un solo avión occidental de la cuarta generación recibió OVT en la serie, a pesar de que la modernización y la producción continúan hasta el día de hoy.
Figura 1
Figura 2
Teniendo las tecnologías adecuadas para la deflexión del vector de empuje, en 1993 (AVEN) decidieron no utilizarlas en el F-22. Fueron por el otro lado, creando boquillas rectangulares para reducir el radar y la firma térmica. Como beneficio adicional, estas boquillas solo se desvían hacia arriba y hacia abajo.
¿Cuál es la razón de tal aversión a Occidente por el vector de empuje desviado? Para hacer esto, intentemos averiguar en qué se basa el combate aéreo cuerpo a cuerpo y cómo se puede aplicar un vector de empuje desviado.
La maniobrabilidad de la aeronave está determinada por las fuerzas G. Ellos, a su vez, están limitados por la fuerza del avión, las habilidades fisiológicas de la persona y los ángulos de ataque limitantes. La relación empuje-peso de la aeronave también es importante. Al maniobrar, la tarea principal es cambiar la dirección del vector de velocidad o la posición angular de la aeronave en el espacio lo más rápido posible. Por eso la cuestión clave en las maniobras es el giro constante o forzado. Con una curva constante, el avión cambia la dirección del vector de movimiento lo más rápido posible, sin perder velocidad. El viraje forzado se debe a un cambio más rápido en la posición angular de la aeronave en el espacio, pero va acompañado de pérdidas activas de velocidad.
UN. Lapchinsky, en sus libros sobre la Primera Guerra Mundial, citó las palabras de varios pilotos ases occidentales: el as alemán Nimmelmann escribió: "Estoy desarmado mientras estoy más bajo"; Belke dijo: "Lo principal en el combate aéreo es la velocidad vertical". Bueno, cómo no recordar la fórmula de la famosa A. Pokryshkina: "Altura - velocidad - maniobra - fuego".
Habiendo estructurado estas afirmaciones con el párrafo anterior, podemos entender que la velocidad, la altitud y la relación empuje / peso serán determinantes en el combate aéreo. Estos fenómenos se pueden combinar con el concepto de altitud de vuelo de energía. Se calcula de acuerdo con la fórmula que se muestra en la Figura 3. Donde He es el nivel de energía de la aeronave, H es la altitud de vuelo, V2 / 2g es la altitud cinética. El cambio en la altitud cinética a lo largo del tiempo se denomina tasa de energía de ascenso. La esencia práctica del nivel de energía radica en la posibilidad de que el piloto lo redistribuya entre altitud y velocidad, según la situación. Con reserva de velocidad, pero falta de altitud, el piloto puede completar la colina, legada por Nimmelmann, y obtener una ventaja táctica. La capacidad del piloto para administrar de manera competente la reserva de energía disponible es uno de los factores definitorios en el combate aéreo.
Figura №3
Ahora entendemos que al maniobrar en giros establecidos, el avión no pierde su energía. La aerodinámica y el empuje de los motores equilibran la resistencia. Durante un viraje forzado, la energía de la aeronave se pierde y la duración de tales maniobras no solo está limitada por la velocidad mínima de evolución de la aeronave, sino también por el gasto de la ventaja energética.
A partir de la fórmula de la Figura 3, podemos calcular el parámetro de velocidad de ascenso de la aeronave, como dije anteriormente. Pero ahora está quedando claro el absurdo de los datos sobre la velocidad de ascenso, que se dan en fuentes abiertas para determinadas aeronaves, ya que se trata de un parámetro dinámicamente cambiante que depende de la altitud, la velocidad de vuelo y la sobrecarga. Pero, al mismo tiempo, es el componente más importante del nivel de energía de la aeronave. En base a lo anterior, el potencial de la aeronave en términos de ganancia de energía puede determinarse condicionalmente por su calidad aerodinámica y su relación empuje / peso. Aquellos. el potencial de la aeronave con la peor aerodinámica se puede igualar aumentando el empuje de los motores y viceversa.
Naturalmente, es imposible ganar una batalla solo con energía. No menos importante es la característica de capacidad de giro de la aeronave. Para ello, es válida la fórmula que se muestra en la Figura 4. Puede verse que las características de la capacidad de giro de la aeronave dependen directamente de las fuerzas g Ny. En consecuencia, para un giro constante (sin pérdida de energía), Nyр es importante: la sobrecarga disponible o normal, y para un giro forzado Nypр, la sobrecarga de empuje máxima. En primer lugar, es importante que estos parámetros no vayan más allá de los límites de la sobrecarga operativa de la nueva aeronave, es decir, límite de fuerza. Si se cumple esta condición, entonces la tarea más importante en el diseño de la aeronave será la máxima aproximación de Nyp a Nye. En términos más simples, la capacidad de una aeronave para realizar maniobras en un rango más amplio sin perder velocidad (energía). ¿Qué afecta a Nyp? Naturalmente, la aerodinámica de la aeronave, cuanto mayor es la calidad aerodinámica, mayor es el valor posible de Nyр, a su vez, el índice de carga en el ala afecta la mejora de la aerodinámica. Cuanto más pequeño es, mayor es la capacidad de giro de la aeronave. Además, la relación empuje / peso de la aeronave afecta a Nyp, el principio del que hablamos anteriormente (en el sector energético) también es válido para la capacidad de giro de la aeronave.
Figura №4
Simplificando lo anterior y sin tocar aún la desviación del vector de empuje, observamos con razón que los parámetros más importantes para una aeronave maniobrable serán la relación empuje-peso y la carga alar. Sus mejoras solo pueden estar limitadas por el costo y las capacidades técnicas del fabricante. En este sentido, el gráfico presentado en la Figura 5 es interesante, da una comprensión de por qué el F-15 hasta 1985 era el dueño de la situación.
Cuadro No. 5
Para comparar los Su-35 con el F-22 en combate cuerpo a cuerpo, primero debemos recurrir a sus antepasados, a saber, el Su-27 y el F-15. Comparemos las características más importantes que tenemos a nuestra disposición, como la relación empuje-peso y la carga alar. Sin embargo, surge la pregunta, ¿para qué masa? En el Manual de vuelo del avión, el peso normal de despegue se calcula en base al 50% del combustible en los tanques, dos misiles de mediano alcance, dos misiles de corto alcance y la carga de municiones del cañón. Pero la masa máxima de combustible del Su-27 es mucho mayor que la del F-15 (9400 kg frente a 6109 kg), por lo que la reserva del 50% es diferente. Esto significa que el F-15 tendrá una ventaja de peso menor de antemano. Para hacer la comparación más honesta, propongo tomar la masa del 50% del combustible Su-27 como muestra, por lo que obtenemos dos resultados para el Eagle. Como armamento del Su-27, aceptamos dos misiles R-27 en el APU-470 y dos misiles R-73 en el p-72-1. Para el F-15C, el armamento es AIM-7 en LAU-106a y AIM-9 en LAU-7D / A. Para las masas indicadas, calculamos la relación empuje-peso y la carga alar. Los datos se presentan en la tabla de la Figura 6.
Figura 6
Si comparamos el F-15 con el combustible calculado para él, entonces los indicadores son muy impresionantes, sin embargo, si tomamos un combustible igual en masa al 50% del combustible Su-27, entonces la ventaja es prácticamente mínima. En la relación empuje-peso, la diferencia es de centésimas, pero en términos de carga en el ala, el F-15, sin embargo, está decentemente por delante. Según los datos calculados, el "Águila" debería tener una ventaja en el combate aéreo cuerpo a cuerpo. Pero en la práctica, las batallas de entrenamiento entre el F-15 y el Su-27, por regla general, se quedaron con las nuestras. Tecnológicamente, la Oficina de Diseño de Sukhoi no pudo crear un avión tan ligero como los competidores, no es ningún secreto que en términos de peso de aviónica siempre hemos sido ligeramente inferiores. Sin embargo, nuestros diseñadores tomaron un camino diferente. En las competiciones de entrenamiento, nadie usó "Pugachev's Cobr" y no usó OVT (aún no existía). Fue la perfecta aerodinámica del Sukhoi lo que le dio una ventaja significativa. El diseño integral del fuselaje y la calidad aerodinámica en 11, 6 (para el F-15c 10) neutralizaron la ventaja en la carga alar del F-15.
Sin embargo, la ventaja del Su-27 nunca fue abrumadora. En muchas situaciones y bajo diferentes condiciones de vuelo, el F-15c aún puede competir, ya que la mayoría todavía depende de las calificaciones del piloto. Esto se puede rastrear fácilmente a partir de los gráficos de maniobrabilidad, que se discutirán a continuación.
Volviendo a la comparación del avión de cuarta generación con el quinto, compilaremos una tabla similar con las características de relación empuje-peso y carga alar. Ahora tomaremos los datos de los Su-35 como base para la cantidad de combustible, ya que el F-22 tiene menos tanques (Fig. 7). El armamento de Sushka incluye dos misiles RVV-SD en el AKU-170 y dos misiles RVV-MD en el P-72-1. El armamento del Raptor son dos AIM-120 en el LAU-142 y dos AIM-9 en el LAU-141 / A. Para la imagen general, también se dan cálculos para el T-50 y F-35A. Debe ser escéptico sobre los parámetros del T-50, ya que son estimaciones y el fabricante no dio datos oficiales.
Figura №7
La tabla de la Figura 7 muestra claramente las principales ventajas de la aeronave de quinta generación sobre la cuarta. La brecha en la carga alar y la relación empuje-peso es mucho más significativa que la del F-15 y el Su-27. El potencial de energía y un aumento de Nyp en la quinta generación es mucho mayor. Uno de los problemas de la aviación moderna, la multifuncionalidad, también afectó a los Su-35. Si se ve bien con la relación empuje-peso en el postquemador, entonces la carga en el ala es inferior incluso a la del Su-27. Esto muestra claramente que el diseño de la estructura del avión de cuarta generación no puede, teniendo en cuenta la modernización, alcanzar los indicadores del quinto.
Cabe destacar la aerodinámica del F-22. No hay datos oficiales sobre la calidad aerodinámica, sin embargo, según el fabricante, es más alta que la del F-15c, el fuselaje tiene un diseño integral, la carga del ala es incluso menor que la del Eagle.
Los motores deben anotarse por separado. Dado que solo el Raptor tiene motores de la quinta generación, esto se nota especialmente en la relación empuje-peso en el modo "máximo". El caudal específico en el modo "postcombustión", como regla, es más del doble del caudal en el modo "máximo". El tiempo de funcionamiento del motor en el "postcombustión" está significativamente limitado por las reservas de combustible de la aeronave. Por ejemplo, el Su-27 en "postcombustión" consume más de 800 kg de queroseno por minuto, por lo tanto, un avión con una mejor relación empuje-peso en "máximo" tendrá ventajas en el empuje durante mucho más tiempo. Es por eso que Izd 117s no es un motor de quinta generación, y ni el Su-35s ni el T-50 tienen ninguna ventaja en relación empuje-peso sobre el F-22. En consecuencia, para el T-50, el motor desarrollado de quinta generación "tipo 30" es muy importante.
De todo lo anterior, ¿de dónde es posible aplicar el vector de empuje desviado? Para hacer esto, consulte el gráfico de la Figura 8. Estos datos se obtuvieron para la maniobra horizontal de los cazas Su-27 y F-15c. Desafortunadamente, datos similares para los Su-35 aún no están disponibles públicamente. Preste atención a los límites del giro constante para alturas de 200 my 3000 m. A lo largo de la ordenada, podemos ver que en el rango de 800 a 900 km / h para las alturas indicadas, se alcanza la velocidad angular más alta, que es 15 y 21 grados / s, respectivamente. Está limitado solo por la sobrecarga de la aeronave en el rango de 7, 5 a 9. Es esta velocidad la que se considera la más ventajosa para realizar combate aéreo cuerpo a cuerpo, ya que la posición angular de la aeronave en el espacio cambia lo más rápido posible.. Volviendo a los motores de quinta generación, una aeronave con una relación empuje-peso más alta y capaz de realizar movimientos supersónicos sin el uso de postcombustión gana una ventaja energética, ya que puede usar la velocidad para ascender hasta caer en el rango más ventajoso. para el BVB.
Figura №8
Si extrapolamos el gráfico de la Figura 8 en los Su-35 con un vector de empuje desviado, ¿cómo se puede cambiar la situación? La respuesta es perfectamente visible en el gráfico, ¡de ninguna manera! Dado que el límite en el ángulo límite de ataque (αadd) es mucho más alto que el límite de fuerza de la aeronave. Aquellos. Los controles aerodinámicos no se utilizan completamente.
Considere el gráfico de maniobras horizontales para alturas de 5000 a 7000 m, que se muestra en la Figura 9. La velocidad angular más alta es de 10-12 grados / s, y se alcanza en el rango de velocidad de 900-1000 km / h. Es agradable observar que es en este rango donde los Su-27 y Su-35 tienen ventajas decisivas. Sin embargo, estas alturas no son las más ventajosas para el BVB, debido a la caída de las velocidades angulares. ¿Cómo puede ayudarnos el vector de empuje desviado en este caso? La respuesta es perfectamente visible en el gráfico, ¡de ninguna manera! Dado que el límite en el ángulo límite de ataque (αadd) es mucho más alto que el límite de fuerza de la aeronave.
Figura №9
Entonces, ¿dónde se puede realizar la ventaja del vector de empuje desviado? A alturas superiores a las más ventajosas ya velocidades inferiores a las óptimas para el BVB. Al mismo tiempo, profundamente más allá de los límites de la inversión establecida, es decir, con giro forzado, en el que ya se consume la energía de la aeronave. En consecuencia, OVT es aplicable solo en casos especiales y con suministro de energía. Tales modos no son tan populares en BVB, pero, por supuesto, es mejor cuando existe la posibilidad de desviación vectorial.
Ahora volvamos un poco a la historia. Durante los ejercicios de Bandera Roja, el F-22 ganó constantemente victorias sobre el avión de cuarta generación. Solo hay casos aislados de pérdida. Nunca conoció al Su-27/30/35 en Red Flag (al menos no hay tales datos). Sin embargo, el Su-30MKI participó en la Bandera Roja. Los informes de competencia para 2008 están disponibles en línea. Por supuesto, el Su-30MKI tenía una ventaja sobre los vehículos estadounidenses, como el Su-27 (pero de ninguna manera debido al OVT y no abrumador). De los informes, podemos ver que el Su-30MKI en la Bandera Roja mostró una velocidad angular máxima en la región de 22 grados / s (muy probablemente a velocidades en la región de 800 km / h, ver el gráfico), a su vez, el F-15c ingresó a la velocidad angular de 21 grados / seg (velocidades similares). Es curioso que el F-22 mostró una velocidad angular de 28 grados / s durante los mismos ejercicios. Ahora entendemos cómo se puede explicar esto. Primero, la sobrecarga en ciertos modos del F-22 no se limita a 7, sino a 9 (consulte el Manual de vuelo del avión para el Su-27 y F-15). En segundo lugar, debido a la menor carga del ala y la mayor relación empuje-peso, los límites del giro constante en nuestros gráficos para el F-22 se desplazarán hacia arriba.
Por separado, cabe señalar las acrobacias aéreas únicas que pueden demostrar los Su-35. ¿Son tan aplicables en el combate aéreo cuerpo a cuerpo? Con el uso de un vector de empuje desviado, se realizan figuras como el "Florova Chakra" o "Panqueques". ¿Qué une a estas figuras? Se realizan a bajas velocidades para entrar en sobrecarga operativa, lejos de ser las más rentables del BVB. El avión cambia abruptamente su posición con respecto al centro de masa, ya que el vector de velocidad, aunque se desplaza, no cambia drásticamente. ¡La posición angular en el espacio permanece sin cambios! ¿Cuál es la diferencia entre un cohete o una estación de radar en la que el avión gira sobre su eje? Absolutamente ninguno, mientras que también pierde su energía de vuelo. ¿Quizás con tales volteretas podamos devolver el fuego al enemigo? Aquí es importante entender que antes de lanzar el cohete, la aeronave debe fijarse en el objetivo, luego de lo cual el piloto debe dar "consentimiento" presionando el botón "Enter", luego de lo cual los datos se transmiten al cohete y al lanzamiento. se lleva a cabo. ¿Cuánto tiempo tardará? Obviamente más de fracciones de segundo, que se gastan con "panqueques" o "chakra", o algo más. Además, todo esto también es obviamente a velocidades perdidas y con una pérdida de energía. Pero es posible lanzar misiles de corto alcance con cabezales térmicos sin captura. Al mismo tiempo, esperamos que el propio buscador del misil capture el objetivo. En consecuencia, la dirección del vector de velocidad del atacante debe coincidir aproximadamente con el vector del enemigo, de lo contrario el misil, por inercia recibida del portaaviones, saldrá de la zona de posible captura por parte de su buscador. Un problema es que esta condición no se cumple, ya que el vector de velocidad no cambia drásticamente con tales acrobacias aéreas.
Considere la cobra de Pugachev. Para llevarlo a cabo, es necesario apagar las automáticas, que ya es una condición controvertida para el combate aéreo. Como mínimo, las calificaciones de los pilotos de combate son significativamente más bajas que las de los ases de acrobacia aérea, e incluso esto debe hacerse con joyas en condiciones extremadamente estresantes. Pero este es el menor de los males. Cobra se realiza a altitudes en la región de 1000 my velocidades en el rango de 500 km / h. Aquellos. ¡el avión debería estar inicialmente a velocidades inferiores a las recomendadas para el BVB! En consecuencia, no podrá alcanzarlos hasta que el enemigo pierda la misma cantidad de energía, para no perder su ventaja táctica. Después de la ejecución de la "cobra" la velocidad del avión cae dentro de los 300 km / h (¡pérdida instantánea de energía!) Y está en el rango del mínimo evolutivo. En consecuencia, "Drying" debe lanzarse en picado para ganar velocidad, mientras que el enemigo no solo conserva la ventaja en velocidad, sino también en altura.
Sin embargo, ¿puede esta maniobra proporcionar los beneficios necesarios? Existe la opinión de que con tal frenado podemos dejar que el oponente se adelante. En primer lugar, el Su-35 ya tiene la capacidad de frenar con aire sin necesidad de apagar la automatización. En segundo lugar, como se sabe por la fórmula de la energía de vuelo, es necesario reducir la velocidad subiendo y no de otra manera. En tercer lugar, en el combate moderno, ¿qué debería hacer un oponente cerca de la cola sin atacar? Al ver frente a ti "Secar", realizar "cobra", ¿cuánto más fácil será apuntar al área aumentada del enemigo? En cuarto lugar, como dijimos anteriormente, no funcionará capturar al objetivo con tal maniobra, y un misil lanzado sin captura entrará en la leche de la inercia resultante. Tal evento se muestra esquemáticamente en la Figura 17. En quinto lugar, me gustaría volver a preguntar cómo el enemigo se acercó tanto sin ser atacado antes, y por qué "Cobra" cuando es posible hacer "Gorka" mientras se conserva energía.
Figura №10
De hecho, la respuesta a muchas preguntas sobre acrobacias aéreas es extremadamente simple. Las demostraciones y espectáculos no tienen nada que ver con técnicas reales en combate aéreo cuerpo a cuerpo, ya que se realizan en modos de vuelo que obviamente no son aplicables en BVB.
Sobre esto, todos deben concluir por sí mismos cuánto pueden soportar los aviones de la generación 4 ++ que los aviones de la quinta generación.
En la tercera parte, hablaremos con más detalle sobre el F-35 y el T-50 en comparación con la competencia.
