Люди издавна мечтали, что рано или поздно в космосе, в обозримой близости от нас, обнаружится жизнь, пусть даже и в форме, не похожей на нашу. Многочисленные фантастические повести и рассказы, фильмы о встрече представителей Земли и внеземных цивилизаций будоражат воображение и пользуются неизменным успехом.

Среди множества космических объектов особое внимание ученых привлекают так называемые экзопланеты как потенциальные объекты для зарождения и развития внеземных форм жизни. Что же они собой представляют?

Краткая история

Впервые о возможности существования планетарных систем у других звезд сообщил в 1855 году астроном обсерватории Мадраса капитан Джейкоб. Речь шла о системе двойной звезды 70 Змееносца. Гипотеза была опровергнута более поздними исследованиями, проведенными в 90-х годах ХІХ столетия, однако прецедент был создан, и начало поиску планетных систем вне пределов Солнечной системы было положено.

На протяжении ХХ столетия периодически совершались «открытия», которые не находили подтверждения позднее. И лишь в 1988 году канадскими учеными была открыта внесолнечная планета у звезды Гамма Цефея A (Альраи). Впрочем, на подтверждения этого удивительного открытия ушли годы, и ее существование было подтверждено только в 2002 году. Поэтому первенство все же принадлежит швейцарским астрономам Дидье Кело и Мишелю Майору, которые в 1995 году открыли первую внеземную планету - у звезды 51 Пегаса.

Определение

Что такое экзопланета? Это небесное тело, подобно Земле, вращающееся вокруг своего светила - звезды. На сегодняшний день их открыто около трех тысяч. Подавляющее большинство из них - газовые гиганты, подобные нашим Юпитеру, Нептуну и Сатурну, но значительно превышающие их по массе. Жизнь на таких раскаленных небесных телах в привычном нам понимании, то есть в белковой форме, скорей всего, отсутствует.

На январь 2018 года официально подтверждено существование 3726 экзопланет, и около тысячи этих небесных тел еще ожидают официального подтверждения своего статуса с помощью земных телескопов.

Экзопланеты-гиганты

Гигантские газовые гиганты классифицируют в зависимости от их температуры и особенностей атмосферы, по внешнему виду. Всего выделяют пять классов:

1. Аммиачные облака. Это экзопланеты, находящиеся в отдалении от своих звезд, на «задворках» своих солнечных систем, при температуре ниже - 120 градусов Цельсия. Год на экзопланетах такого типа по земным меркам будет очень длинным. К этому типу относятся такие планеты Солнечной системы, как Юпитер и Сатурн. Возможные экзопланеты такого типа - Мю Жертвенника e, 47 Большой Медведицы c. Основные открытия здесь еще впереди. Возможна также ситуация, когда экзопланета находится на не столь значительном удалении от своей звезды, но вращается вокруг слабого светила - красного карлика. Тогда она тоже попадает в этот класс.
2. Водные облака. Температура на поверхности составляет - 20 градусов Цельсия или ниже. Хорошо отражают свет. Помимо водной взвеси, в облака таких небесных тел много метана и водорода, поэтому к экзопланетам, пригодным для жизни, их отнести сложно. Это газовые гиганты, удаленность которых от их светила сравнима с земной. В качестве примера можно привести экзопланету 47 Большой Медведицы b. В Солнечной системе подобные небесные тела отсутствуют.
3. Безоблачные экзопланеты. Планеты эти, как явствует из их названия, лишены облаков, поэтому обладают слабой отражательной способностью. Для наблюдателя их поверхность имеет голубой цвет. Температура колеблется от +80 градусов Цельсия до +530. В Солнечной системе подобных планет нет. Если бы они были, то располагались бы примерно на орбите Меркурия. В качестве примера можно привести 79 Кита b.
4. Экзопланеты с сильными спектральными линиями щелочных металлов. Имеют температуру поверхности свыше + 600 (возможно - до +1000) градусов Цельсия, в связи с чем с их атмосфере преобладает диоксид углерода и пары щелочных металлов. Обладают очень низкой отражающей способностью. Пример - экзопланета TrES-2 b, чья отражающая способность ниже, чем у сажи. Имеют серо-розоватый цвет, в Солнечной системе должны были бы находиться на орбите, которая ближе к Солнцу, чем меркурианская.
5. Кремниевые облака. Что такое экзопланеты с кремниевыми облаками? Это газовые небесные тела, чья температура более +1100 градусов Цельсия. Их поверхность покрыта сплошными облаками, состоящими из силикатов и паров железа. Благодаря этому отражающая способность довольно высока. Такие экзопланеты пригодными для жизни назвать так же сложно, как и покрытые аммиачными облаками, на которых царит ужасный холод. Они имеют серо-зеленый цвет и расположены в непосредственной близости от своего солнца, поэтому визуально их обнаружить невозможно, ведь их светимость не будет видна. Наиболее известный представитель - 51 Пегаса b.

Приведенная выше классификация была предложена астрофизиком из Университета Аризоны Давидом Сударским.

Экзопланеты земного типа

Намного больше шансов обнаружить жизнь на других планетах чужих звездных систем - тех, что подобны нашей Земле. Что такое экзопланета земного типа? Это небесное тело, состоящее не из раскаленных газов, а твердое, меньших размеров, чем газовые гиганты. Из-за их относительно небольших размеров такие экзопланеты сложнее обнаружить, поэтому их известно не так много, как газовых гигантов - немногим более двухсот.

Суперземли

Еще примерно семьсот имеют размеры так называемой суперземли. Под этим термином понимают небесные тела, масса которых составляет до 10 земных. Разница между ними и газовыми гигантами четко не определена, она составляет примерно 10 земных масс. В качестве примера «пограничной» экзопланеты можно привести Mu Arae c, или Мю Жертвенника с - планету-гигант, которая вращается вокруг желтого карлика в созвездии Жертвенника, открытую в 2004 году. Ее масса составляет примерно 0,33 массы Юпитера. Материнские звезды суперземель - это обычно красные или желтые карлики.

Методы открытия экзопланет

В настоящее время известно несколько методов поиска потенциально обитаемых планет в иных звездных системах. Наилучшие результаты достигается при их сочетании, так как некоторые из них работают только при наличии определенных специфических условий. Основные из них описаны ниже.

Метод Доплера

Подразумевает измерение радиальных скоростей звезд с помощью спектометра. С помощью спектрометрического метода можно обнаружить планеты-гиганты и экзопланеты, подобные Земле, расположенные вблизи своей звезды, масса которых как минимум в несколько раз больше земной. Связано это с тем, что вращение этих небесных тел становится причиной доплеровского смещения спектра звездного светила. Согласно статистике, с помощью этого метода было открыто уже более 600 экзопланет.

Метод транзитный

Заключается в изучении колебаний свечения звезд во время прохождения перед их диском гипотетических планет. С его помощью можно вычислить размеры планеты, сочетание же его с первым методом дает представление о плотности небесного тела. Это, в свою очередь, позволяет предположить наличие у него атмосферы. Статистика свидетельствует, что благодаря транзитному методу было открыто около двух сотен планет.

Метод гравитационного микролинзирования

Подобно транзитному, для использования которого необходимо, чтобы наблюдатель и орбита экзопланеты находились в одной плоскости, для этого метода также нужны определенные условия. Он будет эффективен при наличии между земным наблюдателем и звездой другой звезды, играющей роль своеобразной линзы. Позволяет обнаружить у звезды-линзы экзопланеты, работает для тел с небольшой массой. Но применяется он, в силу особых требований, выдвигаемых к расположению небесных тел, ограниченно. Этим способом было открыто около полутора десятков планет.

Метод астронометрический

Основан на изменениях в движении звезд под действием собственных планет. Позволяет определить с достаточной точностью массы экзопланет.

Выше перечислены не все известные методы обнаружения экзопланет, а те, с помощью которых было совершено больше открытий, что доказало их эффективность.

Обозначения небесных тел планетарного типа

Открытым экзопланетам принято давать названия, производные от их светила - звезды, вокруг которой они вращаются. При этом к названию звезды добавляется буква латинского алфавита, начиная с b, так как а указывала бы на саму звезду. Пример: 51 Пегаса b. Следующей открытой в звездной системе планете присваивается последующая буква алфавита. Получается, что имя экзопланеты ничего не говорит ни о ее свойствах, ни о ее удаленности от звезды, а сообщает лишь о порядке ее открытия в звездной системе. И только в том случае, если открывают две экзопланеты одновременно в одной системе, им присваивают буквы в названиях, исходя из расстояния от звезды.

До открытия в 1995 году звездной системы Пегаса экзопланетам давались названия, состоящие из сложных комбинаций латинских букв и цифр. Кроме того, некоторые из них имели собственные имена, часто связанные с мифологией. В 2015 году голосованием Международного астрономического союза эти названия были закреплены официально. Всего их получили 31 экзопланета и 14 звезд.

На сегодняшний день экзопланеты обнаружены примерно у 10 % звезд, вокруг которых велись поиски.

Системы экзопланет

Приведем краткий список известных звездных систем, имеющих экзопланеты:

1. 51 Пегаса - первая солнцеподобная звезда, в которой обнаружена экзопланета.
2. Тау Кита - теоретически является ближайшей в нам планетной системой. но это открытие еще требует подтверждения.
3. 55 Рака - в ней открыто уже несколько экзопланет.
4. μ Жертвенника - открытая в ее системе экзопланета имеет небольшую массу и, по видимому, относится к земной группе.
5. ε Эридана - одна из трех звезд, имеющих экзопланету и видимых без телескопа.
6. Проксима Центавра - ближайшая к Солнцу звезда (красный карлик), имеющая экзопланету.
7. HD 209458 - вокруг этой звезды вращается планета с собственным названием «Осирис» и удивительными свойствами, прозванная «испаряющейся». Исследования ее яркости показали наличие колебаний, которые с точки зрения науки можно объяснить только постепенной потерей планетой своего вещества. Дальнейшие наблюдения показали, что улетучивается не только атмосфера, но и твердые составляющие планетного вещества. Причина этого, вероятно, кроется в сильном разогревании экзопланеты, ведь она находится от своей звезды на расстоянии, в восемь раз меньшем, чем Меркурий от Солнца. Температура на ее поверхности может достигать + 1000 градусов Цельсия. Благодаря наблюдениям за экзопланетой Осирис началась новая эра в изучении внеземных планетарных систем - эра изучения их химического состава и поиска пригодных для жизни условий.

Конечно, этот список экзопланетных систем - неполный, на сегодняшний день их известно намного больше.

Экзопланета земного типа, обладающая атмосферой

В апреле прошлого, 2017 года, западноевропейские астрономы впервые обнаружили у экзопланеты земного типа следы атмосферы. Речь идет о небесном теле GJ 1132b, которое вращается вокруг звезды - красного карлика Глизе 1132. Расстояние до нее от Земли составляет 39 световых лет (12 парсек). Радиус экзопланеты GJ 1132b больше нашей планеты на 20%, а ее масса составляет 1,6 земной. Подразумевается, что ее состав близок к составу земных пород, а поверхность - твердая, скалистая. Это самая близкая к нам планета земного типа.

Согласно данным спектрального анализа, атмосфера этой экзопланеты состоит из смеси метана и водяного пара. Температура в верхних ее слоях приблизительно равна 260 градусам Цельсия, но, предполагается, что у поверхности она еще выше, то есть условия на этой экзопланете еще жарче, чем на Венере.

Это ближайшая экзопланета к нашей Солнечной системе, имеющая атмосферу. Ученые-астрономы назвали это открытие одним из самых важных за последние годы.

Вместо заключения

В статье было рассказано о том, что такое экзопланеты, рассмотрены их виды, правила наименования. Подводя итог, можно сказать, что эпоха массового открытия экзопланет в конце ХХ - начале ХХІ века только начинается. На сегодняшний известны несколько эффективных способов обнаружения этих небесных тел, но все они имеют ту или иную степень погрешности. Наилучший результат дает сочетание нескольких методов обнаружения экзопланетных систем. При этом большинство таких открытий требует подтверждения, которого приходится ждать несколько лет, а то и десятков лет.

Результаты открытий, совершенных земными наблюдателями, позволяют откорректировать наблюдения из космоса. Так, в ходе проекта Гая (Gaia), который был начат в 2013 году, на орбиту Земли выведен спутник, несущий на себе космический телескоп. Основной задачей проекта являлось уточнение звездных карт и масс известных экзопланет, открытых до этого времени. Миссия рассчитана на пять лет, и вполне возможно, нас ждут новые потрясающие открытия - удивительные звезды и новые экзопланеты, на одной из которых может существовать внеземная форма жизни…

Возраст: 16 лет

Место учебы: Ученик 11 класса "а" МБОУ СОШ №34 С УИОП

Город: г. Старый Оскол, Белгородская область.

Историко-исследовательская работа "Чем отличаются истребители пяти поколений?" .

План:

1. Введение в данную тему.
2. 1 поколение истребителей.
3. 2 поколение истребителей.
4. 3 поколение истребителей.
5. 4 поколение истребителей.
6. 5 поколение истребителей.
7. Подведение итогов.

Введение

Миг 17 (первое поколение истребителей).

Миг 21 (второе поколение истребителей).

Миг 23 (третье поколение истребителей).

Су 27 (четвертое поколение истребителей).

ПАК ФА (пятое поколение истребителей).

Цель работы: В ходе работы изучить историю истребителей пяти поколений, основные характеристики, присущие к каждому поколению, разницу между истребителями пяти поколений и участие их в локальных конфликтах.

То, что принято называть «поколениями» боевой техники отражает переломные изменения во взглядах военных теорий применения и эффективности использования систем вооружений, связанные с научно-техническим развитием, возникновением и развитием новых технологий, появлением принципиально новых возможностей. Не следует путать поколения с типами истребителей.

К 1-му поколению, как правило, относят реактивные самолеты c дозвуковой скоростью, появившиеся после Второй мировой и имевшие в основном пушечное вооружение. Самые запомнившиеся модели отечественных самолетов - МиГ-15 и МиГ-17.
Реактивные истребители первого поколения принципиально не отличались от истребителей до-реактивной эпохи. Единственным отличием стало применение реактивного двигателя вместо поршневого.

Первыми реактивными истребителями, выпускавшимися серийно, стали немецкие Мессершмитт-262, Мессершмитт-163 и английский Глостер Метеор, все три приняты на вооружение примерно в одно время — в 1944 году. Наращивание мощности реактивных двигателей и, как следствие, скорости и высотности истребителей, привело к появлению сверхзвуковых истребителей. К этому же времени относится и появление достаточно компактных радаров, радарных прицелов, а также управляемых ракет класса «воздух-воздух» , что создало предпосылки для изменения тактических приёмов воздушного боя.

2-е поколение - сверхзвуковые истребители с ракетным вооружением: самолеты МиГ-19, МиГ-21. Концепция истребителей второго поколения — увеличение скорости и дистанции боевого соприкосновения вплоть до полного отказа от ближнего маневренного воздушного боя. Так, на многих реактивных истребителях второго поколения изначально не предусматривалось пушечное вооружение. Считалось, что при наличии ракет класса «воздух-воздух» нет необходимости сближаться с противником на дистанцию пушечного огня. Опыт воздушных боев в небе над Вьетнамом и на Ближнем Востоке показал, что полного отказа от маневренного воздушного боя не произошло, что привело к возвращению пушечного вооружения. Сохранение ближнего маневренного боя заставило конструкторов задуматься о расширении спектра боевых скоростей истребителей, что привело к созданию самолётов с изменяемой стреловидностью крыла, позволяющей самолётам эффективно маневрировать и вести бой от малых скоростей до скоростей, превышающих 2 . Первым боевым самолётом с таким крылом стал американский тяжёлый истребитель-бомбардировщик F-111.

3-е поколение - самолеты, имевшие более мощные двигатели, усовершенствованные радары, зачастую - изменяемую геометрию крыла. В СССР это истребители МиГ-23 и МиГ-27, а в США - F-4 "Фантом".
Вместе с появлением самолётов с изменяемой стреловидностью крыла появились радары повышенной мощности и ракеты большей дальности. Эти самолёты стали считать третьим поколением истребителей, которое возникло во второй половине 60-х — первой половине 70-х годов XX века. Одновременно с появлением самолётов с изменяемой геометрией крыла, в США и СССР начались работы по созданию концепции истребителей четвёртого поколения. Военные теоретики вместе с конструкторами разработали программу, собравшую опыт воздушных боев и, как результат, создали облик для будущего истребителя. Появление мощных бортовых компьютеров и развитие компьютерного моделирования позволило резко повысить динамические и маневренные характеристики истребителей.

4-ое поколение - машины, имеющие новое бортовое оборудование, мощные радары, широкий набор вооружения - от 30-мм пушек до управляемых ракет и корректируемых авиабомб. В СССР это истребители МиГ-29 и Су-27, на Западе -самолеты F-15, F-16, "Мираж" 2000, "Гриппен". Концепция истребителей четвёртого поколения основывалась на положении, что преимуществом в бою будут обладать истребители с более высокими динамическими и маневренными характеристиками. На этих машинах были отработаны новые манёвры воздушного боя, на истребителе Су-27 впервые был выполнен манёвр «Кобра», при котором самолёт резко задирает нос, но при этом сохраняет прежнее направление полёта. Таким образом, самолёт выходит на углы атаки больше 90° градусов, Су-27 способен выходить на углы атаки до 120°. Затем самолёт возвращается в нормальный режим полёта практически без потери высоты.

Развитие 4-го поколения шло "семимильными шагами" , на основе "старых" МиГов и Су появились истребители, вплотную приближающиеся к 5-му поколению: МиГ-29СМТ, МиГ-35, Су-35. Их отличия - сверхманевренность за счет установки двигателей с отклоняемым вектором тяги, радары с фазированными антенными решетками, многофункциональность, замена аналоговых приборов компьютерными дисплеями и другие нововведения. Проекты истребителей пятого поколения появились как в СССР, так и в США в 80-х годах XX века. Истребители пятого поколения должны иметь значительно более высокий боевой потенциал, чем истребители прошлых поколений, при их создании должны широко применяться технологии снижения заметности в различных диапазонах излучения. В основном, требования к истребителям пятого поколения у российских и американских конструкторов идентичны, основное отличие — отказ от сверхманевренности в пользу малозаметности со стороны америкацев. Современные ракеты ближнего боя и нашлемные системы целеуказания позволяют проводить атаку воздушной цели, находящейся в любой точке передней полусферы и, частично, в задней полусфере, т.е. наличие такой ракеты и соответствующих систем целеуказания позволяет отказаться от выхода на закритические режимы полёта, которые, как правило, приводят к быстрой потере скорости, что в ближнем воздушном бою чревато потерей инициативы и поражением.

МиГ-35.

Первое поколение истребителей.

1-е поколение реактивных истребителей составляют самолёты военного времени и первые послевоенные самолёты, отличающиеся от прежних поршневых зачастую лишь наличием реактивного двигателя. С появлением в 1950-е годы новых разработок в аэродинамике и легких мощных двигателей и истребители смогли преодолеть магический «звуковой барьер». К началу следующего десятилетия в Европе, США и СССР вошли в строй первые реактивные самолёты, способные развивать скорость до 2М. Наиболее известным советским истребителем первого поколения является МиГ-15, который стал знаменитым во время войны в Корее, где ему противостояли американские F-86 Sabre и британский Hunter. Первое послевоенное поколение считалось современным до середины 60-х годов, но применялось в боевых действиях еще и в начале 70-х.

Миг 15.

Для самолетов этого поколения характерны следующие признаки:

1. Отсутствие радаров.
2. Частично радар заменяется радио-прицелом.
3. Дозвуковая скорость полета, но у отдельных моделей, например F-100

Super Sabre , возможно незначительное превышение скорости звука.

1. Авиационные пушки как основное вооружение.
2. Возможно применение неуправляемых ракет, но на вспомогательных ролях.

К первому поколению относятся следующие машины:

В авиации Германии.

1. Messerschmitt Me.262 — первый в мире серийный реактивный самолёт
2. Messerschmitt Me.163
3. Heinkel He 162

В авиации СССР.

1. Як-25

В авиации США .

1. McDonnell F-3 Demon
2. McDonnell F2H Banshee
3. Lockheed F-80 Shooting Star
4. North American F-86 Sabre
5. North American F-100 Super Sabre

McDonnell F2H Banshee.

North American F-100 Super Sabre.

К середине 1960-х годов из-за появления и массового ввода в эксплуатацию сверхзвуковых истребителей первое поколение устаревает, но продолжает применяться и в первой половине 1970-х. Устарело также пушечное вооружение. Пушечное вооружение в качестве основного ограничивало дальность боев несколькими сотнями метров, а развитие реактивных двигателей — снаряду зачастую не хватало скорости для поражения цели.

Второе поколение истребителей.

Истребители второго поколения поступили на вооружение в конце 1950-х. Основные признаки истребителей 2-го поколения — увеличенные скорости полёта и достигнутые благодаря применению компактных РЛС большие дистанции боевого соприкосновения, вплоть до полного отказа от ближнего маневренного воздушного боя. С появлением в 1950-е годы новых разработок в аэродинамике и легких мощных двигателей истребители смогли преодолеть магический "звуковой барьер". К началу следующего десятилетия в Европе, США и СССР вошли в строй первые реактивные самолеты, способные развивать скорость до 2М.

Наиболее известные:

Советские: МиГ-21, Су-7, Су-9, Су-11;

Американские: F-104, F-4, F-5A, F-8, F-105, F-106;

Французские: «Мираж»-III, «Мираж»-5;

Су-11.

Мираж»-III .

Максимальная скорость 2Маха, означает соответствие скорости самолета скорости звука на определенной высоте. Все самолеты вооружались управляемыми ракетами класса «воздух-воздух». На некоторых стрелково-пушечное вооружение было снято. Масса боевой нагрузки превысила 2 т. Наиболее распространенным типом крыла было треугольное. На F-8 впервые применено крыло изменяемой стреловидности. РЛС стала неотъемлемой частью бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) на многоцелевых истребителях и истребителях-перехватчиках.

Четкая граница между вторым и третьим поколениями отсутствует. Смена поколений произошла скорее в ходе естественной эволюции технологий, чем из-за необходимости изменений. По этой причине классификация некоторых самолётов спорна.

Третье поколение истребителей.

Поступали на вооружение с конца 1960-х до начала 1980-х. Истребители 3-го поколения обладают РЛС повышенной мощности и управляемым ракетным вооружением повышенной дальности. При этом благодаря изменяемой геометрии крыла истребители этого поколения могут вести бой и эффективно маневрировать в широком диапазоне скоростей. Развитие науки и техники, прежде всего аналоговых вычислительных машин, привело к разработке истребителей 3-го поколения, которые существенно превосходили своих предшественников в маневренности и боевой эффективности. Более сложное БРЭО снизило нагрузку на летчика, за счет чего истребители можно было использовать и для нанесения ударов по наземным целям. Одной из приоритетных задач истребителей осталась и разведка. Звездой истребителей 3-го поколения на Западе считают McDonnell Douglas F-4 Phantom II, создававшийся для авиации ВМС США, но со временем ставший по-настоящему многофункциональной боевой машиной, способной эффективно работать по воздушным и наземным целям.

К 3-му поколению сверхзвуковых истребителей относятся:

1. Советские: МиГ-23, МиГ-25, МиГ-27, Су-15, Су-17, Су-20, Су-22;
2. Американские: F-111, F-4E, F-5E;
3. Французские: «Мираж»- F.1 и «Мираж»-50,
4. Франко-британский: «Ягуар»,
5. Шведский: JA-37,
6. Израильский: «Кфир» .

Миг 27.

По сравнению с предыдущим поколением, скорость истребителей была увеличена до 3М. На истребителях 3-го поколения устанавливалось более совершенное радиолокационное оборудование. Широкое распространение получило крыло изменяемой стреловидности. 3 поколение истребителей в истории авиастроения осталось в состоянии поиска, различных проб и ошибок. Франция разрабатывая свой Mираж F1 пошли по вполне традиционному пути, Американцы истребитель 3 поколения вообще не имели (попытки создания были и даже раньше чем МиГ-23). Самолет назывался F-111 и задумывался многофункциональным из-за этого машина получилась большой и тяжелой, с учетом появившегося чуть позже Вьетнамского опыта вовсе не истребитель, а фронтовой бомбардировщик. Но несмотря на «провал», американцы заполнили его последними модификациями Фантомов и тут же объявили конкурс на следующее 4 поколение. Причиной смены поколений стала возможность строить более энерго-вооружённые и манёвренные самолёты, которые и составили четвёртое поколение.

Четвертое поколение истребителей.

К моменту его возникновения СССР и США перешли на двухсоставную конфигурацию ВВС, что означало деление истребителей на лёгкие и тяжёлые. Разработка концепций истребителей 4-го поколения началась практически одновременно с появлением истребителей с изменяемой геометрией крыла. Эта концепция основывается на предположении, что преимуществом в бою будут обладать истребители с более высокими динамическими и маневренными характеристиками. Достижение таких характеристик стало возможным благодаря применению мощных компьютеров, компьютерного моделирования и совершенствования аэродинамики.В 1960-е годы авиация широко применялась в войнах во Вьетнаме и на Ближнем Востоке, в ходе которых выявился приоритет маневренности над скоростью - это оказало прямое влияние на идеологию истребителей 4-го поколения. Маневренность во многом определяется тяговооруженностью самолета - разработка новых двигателей в сочетании с достижениями аэродинамики позволила создать самолеты, теряющие на маневрировании минимум энергии. Первыми истребителями нового поколения в США стали F-14 Tomcat и F-15 Eagle, оба - большие, тяжелые, оснащенные мощными РЛС. Впрочем, их задачей в то время было завоевание превосходства в воздухе. Однако в полной мере преимущества высокой тяговооруженности можно было реализовать лишь на небольшом самолете. В итоге в армию США начали поступать истребители F-16. Если сравнивать F-16 с F-15 то F-16 выглядел карликом, но в воздухе это был сильнейший противник. Благодаря ЭДСУ, самолет обладал изменяемым в полете запасом статической устойчивости, что резко улучшило его маневренные качества F-16 стал отличным истребителем и ударным самолетом, а наличие подвески специализированных контейнеров сделало из него многофункциональный самолет, в плане универсальности не имевший равных в мире. А затем появился McDonnel Douglas F/A-18 Hornet. На совершенно новых принципах было выполнено приборное оборудование кабины - на основе многофункциональных индикаторов, ставших обязательными для всех современных самолетов. Основные органы управления оружием и бортовыми системами разместили на ручке управления и РУДах - теперь летчик мог пилотировать самолет, не снимая рук с главных органов управления. Миг-29 и Су-27 спроектированы по близкой аэродинамической схеме, но меньший по размерам МиГ-29 является аналогом F-16, в то время как Су-27 создавался в противовес F-15. Хотя заметим, что ни МиГ-29, ни Су-27 не являлись многофункциональными комплексами.

McDonnel Douglas F/A-18 Hornet.

В авиации России:

• Су-27
• МиГ-29
• МиГ-31

В авиации США:

• Grumman F-14 Tomcat
• McDonnell Douglas F-15 Eagle
• General Dynamics F-16 Fighting Falcon
• McDonnell Douglas F/A-18 Hornet

В авиации других стран:

• Eurofighter Typhoon
• Dassault Rafale
• Saab JAS 39 Gripen
• Dassault Mirage 2000

Су 27.

Миг 29.

Для самолетов 4-го поколения характерны следующие особенности:

• Улучшенные маневренные характеристики (неустойчивая аэродинамическая схема).
• Двухконтурные турбореактивные двигатели с пониженным расходом топлива.
• Интегральная схема. (Если обратить внимание то, самолетом с интегральной схемой является только F-16, а вот F-15 сделан по классической.)
• Применение композиционных материалов. (многокомпонентные материалы, состоящие, из матрицы, армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Использование композитов обычно позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических характеристик.)

Двухконтурный турбореактивный двигатель.

Принцип работы.

Поколение 4+ и 4++.

Так принято называть самолёты 4 поколения, модернизация или дальнейшее развитие которых приближает их характеристики и эффективность к истребителям пятого поколения:

• В авиации России:
  • Су-30
  • Су-33УБ
  • Су-34
  • Су-27СМ2
  • Су-35
  • Су-35С (по мнению некоторых экспертов, по совокупности характеристик самолёт можно отнести к истребителям 5 поколения)
  • Су-37
  • МиГ-35
• В авиации США:
  • Boeing F/A-18E/F Super Hornet
  • Boeing F-15SE Silent Eagle
  • Lockheed Martin F-35 Lightning II (разработчиком классифицируется как истребитель 5-го поколения, однако не удовлетворяет большому числу требований к истребителям 5 поколения, поэтому, по мнению некоторых экспертов, явлется истребителем поколения 4+)

Для этих самолётов характерны:

• Высокая маневренность или сверхманевренность (только МиГ-29ОВТ, МиГ-35, Су-35, Су-35С и Су-37)
• Радары с щелевой, пассивной фазированной или активной фазированной антенной решёткой
• Сниженная стоимость эксплуатации
• Многофункциональность
• Стеклянная кабина
• Сниженная ЭПР благодаря использованию радиопоглощающих материалов и покрытий
• Возможность полета на сверхзвуковой скорости без использования форсажа (только Су-35С).

​Самолеты данного поколения имели отклоняемые сопла. Изменяемый вектор тяги позволяет современным истребителям делать в воздухе то, что не под силу простым истребителям.

Су-35С.

Миг-35.

Пятое поколение истребителей.

Первые проекты истребителей 5-го поколения появились в СССР и США ещё в 1980-х годах. В этих самолётах реализована концепция, предусматривающая отказ от сверхманевренности в пользу малозаметности, достигаемой благодаря применению технологий снижения заметности в различных диапазонах излучения. Разработку современного российского истребителя 5-го поколения ОКБ им. П.П. Сухого начало в конце 1990-х годов. Проект самолёта принял участие в конкурсе Министерства обороны России по программе «Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации». Требований, предъявляемых к 5-му поколению, немало. Самолет должен иметь крейсерскую сверхзвуковую скорость, малозаметность, мощную радарную систему, обеспечивающую всеракурсный обзор, компьютерный "мозг", управляющий полетом и ведением боевых действий.

Основные характеристики самолётов пятого поколения:

• многофункциональность, то есть высокая эффективность при поражении воздушных, наземных, надводных и подводных целей;
• наличие круговой информационной системы;
• возможность полета на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа;
• сверхманевренность
• американские конструкторы в ходе работ над F-22 отказались от свехманевренности в пользу малозаметности (отсутствует ПГО, отклонение вектора тяги только в вертикальной плоскости, ромбовидное крыло);
• российские конструкторы уделяют сверхманевренности такое же внимание, как и остальным характеристикам самолёта (имеется ПЧН, всеракурсное управление вектором тяги двигателя, треугольное крыло);
• кардинальное уменьшение радиолокационной и инфракрасной заметности самолёта (изменением геометрии самолёта и сопла двигателя, применением композиционных материалов и радиопоглощающих покрытий, а также переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации и режимы повышенной скрытности);
• способность осуществлять всеракурсный обстрел целей в ближнем воздушном бою, а также вести многоканальную ракетную стрельбу при ведении боя на большой дальности;
• автоматизация управления бортовыми информационными и системами помех;
• повышенная боевая автономность за счёт установки в кабине одноместного самолёта индикатора тактической обстановки с возможностью микширования информации (то есть одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе «картинок» от различных датчиков), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками;
• аэродинамика и бортовые системы должны обеспечивать возможность изменения угловой ориентации и траектории движения самолёта без сколько-нибудь ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгой координации и согласования движений управляющих органов;
• самолёт должен «прощать» грубые погрешности пилотирования в широком диапазоне условий полета;
• самолёт должен быть оснащён автоматизированной системой управления на уровне решения тактических задач, имеющей экспертный режим «в помощь летчику».

Истребители пятого поколения:

• В авиации России :
  • Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации (ПАК ФА, проходит лётные испытания; принятие на вооружение ВВС России планируется к 2016 году, начало закупок в 2013 году);
  • Су-47 и МиГ 1.44 (оба отменены, являются летными прототипами самолётов пятого поколения)
  • Як-201 (отменен, проиграл проекту самолёта ПАК ФА)
  • Су-35БМ (является истребителем поколения 4++, так как не удовлетворяет некоторым требованиям к истребителям 5 поколения, однако, по мнению некоторых экспертов, по совокупности характеристик может считаться истребителем 5 поколения)
• В авиации США:
  • Northrop/McDonnell Douglas YF-23 (отменен, проиграл проекту самолёта F-22)
  • Lockheed/Boeing F-22 Raptor (на 2011 год — единственный в мире принятый на вооружение истребитель пятого поколения)
  • Lockheed Martin F-35 Lightning II (проходит лётные испытания; по мнению некоторых экспертов, является истребителем поколения 4+, так как не удовлетворяет большому числу требований к истребителям пятого поколения).

Идея создать истребитель XXI века родилась в СССР и США одновременно. Работы начались в конце 80-х. В силу известных причин США получили фору и сумели первыми поставить на вооружение истребитель, названный F-22 Raptor.

Прежде всего следует отметить, что F-22A вобрал в себя наиболее передовые черты истребителей четвертого поколения:

Во-первых,это интегральная аэродинамическая компоновка - плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, повышающая несущие свойства и позволяющая максимально использовать внутренние объемы (F-16, Су-27, МиГ-29).

Во-вторых, применение РЛС с фазированной антенной решеткой, что дает возможность обстреливать ракетами одновременно несколько целей (МиГ-31).

В-третьих, увеличение дальности и продолжительности полета на внутреннем запасе топлива без дозаправки (Су-27).

В-четвертых, повышение маневренных характеристик путем снижения нагрузки на крыло, роста тяговооруженности и применения электродистанционной системы управления (F-15, F-16, Су-27 и другие). В то же время ряд характеристик F-22 качественно отличается от данных перечисленных только что машин. В первую очередь это сверхзвуковая крейсерская скорость полета, достигаемая на бесфорсажных режимах работы СУ, и значительно сниженная заметность для РЛС противника. Далее - высокая маневренность не только на дозвуковых, но и на сверхзвуковых скоростях. Наконец, это высокая вероятность поражения цели без входа в зону боевого соприкосновения.

Совокупность этих отличий и дает основания считать F-22A самолетом пятого поколения. При его создании стремление достичь именно таких характеристик стало определяющим при разработке технических требований и задало граничные условия для принятия решений по компоновке как самолета в целом, так и его отдельных систем.

Поэтому, даже несмотря на применение специальной крутки, крыло "Рэптора" не может обладать такими же высокими несущими свойствами, как, например, крыло самолета Су-27 и перспективного Российского истребителя 5-го поколения Т-50. Кроме того, применение внутренних отсеков вооружения ведет к утяжелению и усложнению конструкции самолета, т.к. приводит к необходимости применения крыла многолонжеронного типа вместо кессонного и к соответствующему увеличению числа силовых шпангоутов. Конструкция последних также отходит от оптимальной из-за необходимости передачи потока сил по криволинейному незамкнутому контуру. Достижения сверхзвуковой крейсерской скорости является увеличение тяги двигателей на бесфорсажном режиме, так как включение форсажа приводит к радикальному увеличению расхода топлива.

Малозаметность, которая является обязательным качеством самолета пятого поколения, в Т-50 реализуется лишь частично. Стоит отметить, что из всех разработанных в РФ военных самолетов он наиболее защищен от радарного обнаружения. Однако, к примеру, американцам при создании истребителя 5-го поколения F-22 Raptor пришлось отказаться от дополнительной маневренности в пользу большей скрытности. Как считают эксперты, российские специалисты скорее предпочтут из этих двух качеств маневренность. ПАК ФА оснащен новейшей радиолокационной установкой с активной фазированной антенной решеткой производства НИИ приборостроения. Этот радар позволяет вести всесторонний и многоканальный обстрел целей, что тоже является требованием к самолету пятого поколения.

Т-50 (ПАК ФА).

На Т-50 применены длинные и достаточно глубокие центральные отсеки вооружения, расположенные между гондолами двигателей. Это является наиболее оптимальным решением с точки зрения аэродинамики и конструкции, но требует организации дополнительных отсеков для размещения ракет воздух-воздух ближнего боя, которым необходимо обеспечить возможность маневра сразу после пуска, что вступает в противоречие с необходимостью выведения боеприпаса на безопасное расстояние от носителя, перед включением ракетного двигателя, при применении из центральных отсеков. Предполагается, что подобные отсеки реализованы в обтекателях под крылом.

Не смотря на то, что довольно долгое время Китай значительно отставал в разработке современных авиационных комплексов, на сегодняшний день были представлены 2 образца, претендующих на зачисление в 5-е поколение. Это истребители J-20 и F-60.

Одним из важнейших требований к российскому истребителю пятого поколения является сверх-маневренность — способность самолета сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки с высокими перегрузками, обеспечивающая безопасность боевого маневрирования, а также способность самолета к изменению положения относительно потока, позволяющая наводить оружие на цель вне вектора текущей траектории. Следует заметить, что сверх-маневренность первоначально фигурировала и в требованиях к американскому истребителю пятого поколения. Однако в дальнейшем, после ряда экспериментальных исследований, американцы предпочли сконцентрировать внимание на общей динамичности боевой системы истребителя. Отказ ВВС США от достижения сверх-маневренности в абсолютной мере мотивировался, в том числе, быстрым совершенствованием авиационного вооружения: появление высокоманевренных всеракурсных ракет, нашлемных систем целеуказания и новых головок самонаведения позволяло отказаться от обязательного захода в заднюю полусферу противника. Предполагалось, что воздушный бой теперь будет вестись на средних дальностях с переходом в маневренную стадию лишь в крайнем случае, «если что-то сделано не так». Сниженная радиолокационная заметность позволяет реализовать задуманную цель — «первым увидел — первым сбил», что также делает отказ от сверх-маневренности вполне оправданным. С другой стороны, постепенное исчезновение американской «монополии» на истребители пятого поколения указывает на важность сверх-маневренности для истребителей пятого поколения, так как при встрече двух малозаметных истребителей тактика ведения боя будет возвращаться к прошлым поколениям.

Вывод

Военная авиация - важная часть любой армии мира. Военно-воздушные силы необходимы для нанесения ударов по морским, авиационным и сухопутным группировкам противника. Но основу боевой мощи военной авиации остаются сверхзвуковые всепогодные самолеты, оснащенные ракетным, стрелковым и пушечным вооружением.

Россия пока отстает в создании истребителя 5-го поколения от США. Американский F-22 Raptor давно в войсках. Тем не менее именно Су-35, истребитель предыдущего поколения «4++», показывает сегодня, насколько совершеннее него может оказаться российский Т-50. На протяжении 1990-х годов и в текущем десятилетии Россия продолжает модернизировать самолеты, созданных в 1970-1980 годах. Т -50 (Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации - ПАК ФА) стал для России истребителем, который по отношению к другим выглядит самолетом 21-го века. Однако требуемый объем уровень инвестиций и зрелых технологий, необходимых для завершения разработки ПАК ФА, говорит о том, что его будущее неясно. «Сухой» разработал модель Су-35С (ранее обозначался как Су-35БМ), чтобы преодолеть разрыв между выводом из эксплуатации стареющего парка истребителей завоевания превосходства в воздухе Су-27 и поступлением на вооружение самолетов нового поколения Т-50. Су-35 оснащен более мощной версией ТРДДФ АЛ-31Ф, известной как 117С. Самолет оснащен РЛС с пассивной ФАР «Ирбис-Э» разработки НИИП им. Тихомирова. Первый прототип Су-35С взлетел в феврале 2008 года.

В заключении хочется сделать вывод, что на протяжении развития боевой авиации крупнейшие авиационные державы безостановочно ведут борьбу друг с другом за господство в воздухе. Сменяются поколения истребителей, разрабатываются новые концепции, нарабатывается опыт, но борьба присутствует всегда. Не стало исключением и 5 поколение истребителей. Глядя на такую модернизацию боевой авиации, можно с уверенностью сказать что у истребительной авиации есть огромный потенциал и в будущем, а значит в скором времени можно будет увидеть самолеты 6 поколения. Но как они будут выглядеть и какими характеристиками обладать, нам остается только догадываться.

Список Литературы:

1) Полная энциклопедия "Мировая авиация", 2011 год.

2)Николай Якубович "Неизвестный МиГ" 2012 год.

3)Шунков В.Н. "Армия современно России" 2012 год.

4)wikipedia.org - Википедия свободная энциклопедия.

5)militaryrussia.ru - Отечественная военная техника.

Маневренностью самолета называется его способность изменять вектор скорости полета по величине и направлению.

Маневренные свойства реализуются летчиком при боевом маневрировании, которое состоит из отдельных законченных или незаконченных фигур пилотажа, непрерывно следующих друг за другом.

Маневренность является одним из важнейших качеств боевого самолета любого рода авиации. Она позволяет успешно вести воздушный бой, преодолевать ПВО противника, атаковать наземные цели, строить, перестраивать и распускать боевой порядок (строй) самолетов, выводить на объект в заданное время и т. д.

Особое и, можно сказать, решающее значение имеет маневренность для фронтового истребителя, ведущего воздушный бой с истербителем (истребителем-бомбардировщиком) противника. Действительно, заняв выгодное тактическое положение по отношению к противнику, можно его сбить одной-двумя ракетами или огнем даже из единственной пушки. Наоборот, если выгодное положение займет противник (например, «повиснет на хвосте»), то в такой ситуации не поможет любое количество ракет и пушек. Высокая маневренность позволяет также производить успешный выход из воздушного боя и отрыв от противника.

ПОКАЗАТЕЛИ МАНЕВРЕННОСТИ

В самом общем случае маневренность самолета можно полностью охарактеризовать секундным векторным приращением скорости. Пусть в начальный момент времени величина и направление скорости самолета изображается вектором V1 (рис. 1), а через одну секунду - вектором V2; тогда V2=V1+ΔV, где ΔV - секундное векторное приращение скорости.

На рис. 2 изображена область возможных секундных векторных приращений скорости для некоторого самолета при его маневре в горизонтальной плоскости. Физический смысл графика состоит в том, что через одну секунду конца векторов ΔV и V2 могут оказаться только внутри области, ограниченной линией а-б-в-г-д-е. При располагаемой тяге двигателей Рр конец вектора ΔV может оказаться только на границе а-б-в-г, на которой можно отметить следующие возможные варианты маневрирования:

• а - разгон по прямой,
• б - разворот с разгоном,
• в - установившийся разворот,
• г - форсированный разворот с торможением.

При нулевой тяге и выпущенных тормозных щитках конец вектора ΔV может оказаться через секунду только на границе д-е, например, в точках:

• д - энергичный разворот с торможением,
• е - торможение по прямой.

При промежуточной тяге конец вектора ΔV может оказаться в любой точке между границами а-б-в-г и д-е. Отрезок г-д соответствует разворотам при Сyдоп с различной тягой.

Непонимание того факта, что маневренность определяется секундным векторным приращением скорости, т. е. величиной ΔV, иногда приводит к неправильной оценке того или иного самолета. Например, перед войной 1941-1945 гг. некоторые летчики считали, что наш старый истребитель И-16 обладал более высокими маневренными свойствами, чем новые самолеты Як-1, МиГ-3 и ЛаГГ-3. Однако в маневренных воздушных боях Як-1 проявил себя лучше, чем И-16. В чем дело? Оказывается, И-16 мог быстро «поворачиваться», но его секундные приращения ΔV были гораздо меньше, чем у Як-1 (рис. 3); т. е. фактически Як-1 обладал более высокими маневренными свойствами, если вопрос не рассматривать узко, с точки зрения только одной «поворотливости». Аналогично можно показать, что, например, самолет МиГ-21 маневреннее самолета МиГ-17.

Области возможных приращений ΔV (рис. 2 и 3) хорошо иллюстрируют физический смысл понятия маневренности, т. е. дают качественную картину явления, но не позволяют производить количественный анализ, для которого привлекаются различного рода частные и обобщенные показатели маневренности.

Секундное векторное приращение скорости ΔV связано с перегрузками следующей зависимостью:

За счет земного ускорения g все самолеты получают одинаковое приращение скорости ΔV (9,8 м/с², вертикально вниз). Боковая перегрузка nz при маневрировании обычно не используется, поэтому маневренность самолета полностью характеризуется двумя перегрузками - nx и ny (перегрузка - векторная величина, но в дальнейшем знак вектора «->» будет опускаться).

Перегрузки nх и nу являются, таким образом, общими показателями маневренности .

С этими перегрузками связаны все частные показатели:

• rг - радиус разворота (виража) в горизонтальной плоскости;
• wг - угловая скорость разворота в горизонтальной плоскости;
• rв - радиус маневра в вертикальной плоскости;
• время разворота на заданный угол;
• wв - угловая скорость поворота траектории в вертикальной плоскости;
• jx - ускорение в горизонтальном полете;
• Vy - вертикальная скорость при установившемся подъеме;
• Vyэ - скорость набора энергетической высоты и пр.

ПЕРЕГРУЗКИ

Нормальной перегрузкой ny называется отношение алгебраической суммы подъемной силы и вертикальной составляющей силы тяги (в поточной системе координат) к весу самолета:

Примечание 1. При движении по земле в создании нормальной перегрузки участвует и сила реакции земли.

Примечание 2. Самописцы САРПП регистрируют перегрузки в связанной системе координат, в которой

На самолетах обычной схемы величина Ру сравнительно мала и ею пренебрегают. Тогда нормальной перегрузкой будет отношение подъемной силы к весу самолета:

Располагаемой нормальной перегрузкой nyр называется наибольшая перегрузка, которую можно использовать в полете с соблюдением условий безопасности.

Если в последнюю формулу подставить располагаемый коэффициент подъемной силы Cyр, то полученная перегрузка и будет располагаемой.

nyр=Cyр*S*q/G (2)

В полете величина Cyр, как уже условились, может ограничиваться по сваливанию, тряске, подхвату (и тогда Cyр=Cyдоп) или по управляемости (и тогда Cyр=Cyf). Кроме того, величина nyр может ограничиваться по условиям прочности самолета, т. е. в любом случае nyр не может быть больше максимальной эксплуатационной перегрузки nyэ макс.

К названию перегрузки nyр иногда добавляют слово «кратковременная».

Используя формулу (2) и функцию Cyр(M) можно получить зависимость располагаемой перегрузки nyр от числа М и высоты полета, которая изображена графически на рис. 4 (пример). Заметим, что содержание рисунков 4,а и 4,6 совершенно одинаковое. Верхний график обычно используется для различных расчетов. Однако для летного состава удобнее график в координатах М-Н (нижний), на котором линии постоянных располагаемых перегрузок проведены прямо внутри диапазона высот и скоростей полета самолета. Проанализируем рис. 4,6.

Линия nyр=1, очевидно, является уже известной нам границей горизонтального полета. Линия nyр=7 является границей, правее и ниже которой может произойти превышение максимальной эксплуатационной перегрузки (в нашем примере nyэ макс=7).

Линии постоянных располагаемых перегрузок проходят таким образом, что nyp2/nyp1=p2/p1 т. е. между двумя любыми линиями разница в высоте такова, что отношение давлений равно отношению перегрузок.

Исходя из этого, располагаемую перегрузку можно найти, имея на диапазоне высот и скоростей только одну границу горизонтального полета.

Пусть, например, требуется определить nyр при М=1 и H=14 км (в точке А на рис. 4,6). Решение: находим высоту точки В (20 км) и давление на этой высоте (5760 Н/м2), а также давление на заданной высоте 14 км (14 750 Н/м2); искомая перегрузка в точке А будет nyр=14 750/5760 = 2,56.

Если известно, что график на рис. 4 построен для веса самолета G1 а нам требуется располагаемая перегрузка для веса G2, то пересчет производится по очевидной пропорции:

Вывод. Имея границу горизонтального полета (линию nyp1=1), построенную для веса G1, можно определить располагаемую перегрузку на любой высоте и скорости полета для любого веса G2, используя пропорцию

nyp2/nyp1=(p2/p1)*(G1/G2) (3)

Но в любом случае используемая в полете перегрузка не должна быть больше максимальной эксплуатационной. Строго говоря, для самолета, подверженного в полете большим деформациям, формула (3) не всегда справедлива. Однако к самолетам-истребителям это замечание обычно не относится. По величине nyp при самых энергичных неустановившихся маневрах можно определить такие частные характеристики маневренности самолета, как текущие радиусы rг и rв, текущие угловые скорости wг и wв.

Предельной по тяге нормальной перегрузкой nyпр называется такая наибольшая перегрузка, при которой лобовое сопротивление Q становится равным тяге Рр и при этом nx=0. К названию этой перегрузки иногда добавляют слово «длительная».

Вычисляется предельная по тяге перегрузка следующим образом:

• для заданной высоты и числа М находим тягу Рр (по высотно-скоростным характеристикам двигателя);
• при nyпр имеем Pр=Q=Cx*S*q, откуда можно найти Сх;
• из сетки поляр по известным М и Сx находим Су;
• вычисляем подъемную силу Y=Су*S*q;
• вычисляем перегрузку ny=Y/G, которая и будет предельной по тяге, так как при расчетах мы исходили из равенства Рр=Q.

Второй метод расчета применяется, когда поляры самолета есть квадратичные параболы и когда вместо этих поляр в описании самолета даются кривые Сх0(М) и А(М):

• находим тягу Рр;
• запишем Рр = Cр*S*q, где Ср коэффициент тяги;
• по условию имеем Рр = Ср*S*q=Q=Cх*Q*S*q+(A*G²n²yпр)/(S*q), откуда:

Индуктивное сопротивление пропорционально квадрату перегрузки, т. е. Qи=Qи¹*ny² (где Qи¹ - индуктивное сопротивление при nу=1). Поэтому, исходя из равенства Рр=Qo+Qи, можно записать выражение для предельной перегрузки и в таком виде:

Зависимость предельной перегрузки от числа М и высоты полета изображена графически на рис. 5.5 (пример взят из книги ).

Можно заметить, что линий nyпр=1 на рис. 5. является уже известной нам границей установившегося горизонтального полета.

В стратосфере температура воздуха постоянна и тяга пропорциональна атмосферному давлению, т. е. Рp2/Рp1=р2/p1 (здесь коэффициент тяги Ср=const), поэтому в соответствии с формулой (5.4) при заданном числе М в стратосфере имеет место пропорция:

Следовательно, предельную по тяге перегрузку на любой высоте более 11 км можно определить по давлению р1 на линии статических потолков, где nyпр1=1. Ниже 11 км пропорция (5.6) не соблюдается, так как тяга при уменьшении высоты полета растет медленнее, чем давление (вследствие увеличения температуры воздуха), и величина коэффициента тяги Ср падает. Поэтому для высот 0-11 км расчет предельных по тяге перегрузок приходится производить обычным порядком, т. е. с использованием высотно-скоростных характеристик двигателя.

По величине nyпр можно найти такие частные характеристики маневренности самолета, как радиус rг, угловую скорость wг, время tf установившегося виража, а также г, w и t любого маневра, выполняемого при постоянной энергии (прл Pр=Q).

Продольной перегрузкой nх называется отношение разности между силой тяги (считая Рх=Р) и лобовым сопротивлением к весу самолета

Примечание При движении по земле к сопротивлению следует добавить еще и силу трения колес.

Если в последнюю формулу подставить располагаемую тягу двигателей Рр, то получим так называемую располагаемую продольную перегрузку :

Рис. 5.5. Предельные по тяге перегрузки самолета F-4C «Фантом»; форсаж, масса 17,6 m

Расчет располагаемой продольной перегрузки при произвольном значении nу производим следующим образом:

• находим тягу Рр (по высотно-скоростным характеристикам двигателя);
• при заданной нормальной перегрузке ny вычисляем лобовое сопротивление следующим путем:
  ny->Y->Сy->Сx->Q;
• по формуле (5.7) вычисляем nxр.

Если поляра - квадратичная парабола, то можно воспользоваться выражением Q=Q0+Qи¹*ny², в результате чего формула (5.7) примет вид

Вспомним, что при ny=nyпр ямеет место равенство

Подставив это выражение в предыдущее и разервув получим окончательную формулу

Если нас интересует величина располагаемой продольной перегрузки для горизонтального полета, т. е. для ny=1, то формула (5.8) приобретает вид

На рис. 5.6 в качестве примера приведена зависимость nxр¹ от М и Н для самолета F-4C «Фантом». Можно заметить, что кривые nxр¹(M, Н) в другом масштабе примерно повторяют ход кривых nyпр(М, Н), а линия nxр¹=0 точно совпадает с линией nyпр=1. Это и понятно, так как обе эти перегрузки связаны с тяговооруженностью самолета.

По величине nxр¹ можно определить такие частные характеристики маневренности самолета, как ускорение при горизонтальном разгоне jx, вертикальную скорость установившегося подъема Vy, скорость набора энергетической высоты Vyэ в неустановившемся прямолинейном подъеме (снижении) с изменением скорости.

Рис 5 6 Располагаемые продольные перегрузки в горизонтальном полете самолета F-4C «Фантом»; форсаж, масса 17,6 т

8. Все рассмотренные характерные перегрузки (пУ9, пупр, Я*Р> ^лгр1) часто изображаются в виде графика, приведенного на рис. 5.7. Он называется графиком обобщенных характеристик маневренности самолета. По рис. 5.7 для заданной высоты Hi при любом числе М можно найти пур (на линии Сур или п^макс). %Пр (на горизонтальной оси, т. е. при пхр = 0), Лхр1 (при пу=) и пХ9 (при любой перегрузке пу). Обобщенные характеристики наиболее удобны для различного рода расчетов, так как с них можно непосредственно снять любую величину, но они не наглядны ввиду многочисленности этих графиков и кривых на них (для каждой высоты нужно иметь отдельный график, подобный изображенному на рис. 5.7). Рис 5 7 Обобщенные характеристики маневренности самолета на высоте Hi (пример) Чтобы составить полное и наглядное представление о маневренности самолета, достаточно иметь три графиками р (М, Н) -как на рис. 5.4,6; пупр (М, Н) -как на рис. 5.5,6; пх р1 (М, Н) - как на рис. 5 6,6.

В заключение рассмотрим вопрос о влиянии эксплуатационных факторов на располагаемую и предельную по тяге нормальные перегрузки и на располагаемую продольную перегрузку

Влияние веса

Как это видно из формул (5.2) и (5.4), располагаемая нормальная перегрузка пур и предельная по тяге нормальная перегрузка nyпр изменяются обратно пропорционально весу самолета (при постоянных М и Н).

Если задана перегрузка ny, то при увеличении веса самолета продольная располагаемая перегрузка nxр уменьшается в соответствии с формулой (5.7), но простой обратной пропорциональности здесь не наблюдается, так как при увеличении G возрастает и лобовое сопротивление Q.

Влияние внешних подвесок

На перечисленные перегрузки внешние подвески могут влиять, во-первых, через свой вес и, во-вторых, через дополнительное увеличение безындуктивной части лобового сопротивления самолета.

На располагаемую нормальную перегрузку nyр сопротивление подвесок не влияет, так как эта перегрузка зависит только от величины располагаемой подъемной силы крыла.

Предельная по тяге перегрузка nyпр, как это видно из формулы (5.4), уменьшается, если увеличивается Схо. Чем больше тяга и больше разность Ср - Схо, тем меньше влияние сопротивления подвесок на предельную перегрузку.

Располагаемая продольная перегрузка лхр при возрастании Схо также уменьшается. Влияние Схо на nxр становится относительно больше при увеличении на маневре перегрузки nу.

Влияние атмосферных условий.

Для определенности рассуждений будем рассматривать увеличение температуры на 1 % при стандартном давлении р; плотность воздуха р при этом будет на 1 % меньше стандартной. Откуда:

• при заданной воздушной скорости V располагаемая (по Сyр) нормальная перегрузка пур упадет примерно на 1%. Но при заданных индикаторной скорости Vи или числе М перегрузка nур при увеличении температуры не изменится;
• предельная по тяге нормальная перегрузка nyпр при заданном числе М упадет, так как увеличение температуры на 1 % приводит к падению тяги Рр и коэффициента тяги Ср примерно на 2%;
• располагаемая продольная перегрузка nхр при увеличении температуры воздуха также уменьшится в соответствии с падением тяги.

Включение форсажа (или его выключение)

Очень сильно влияет на предельную по тяге нормальную перегрузку nyпр, и располагаемую продольную перегрузку nхр. Даже на скоростях и высотах, где Рр >> Qг, увеличение тяги, например, в 2 раза приводит к увеличению nупр примерно в sqrt(2) раз и к увеличению nхр¹ (при nу = 1) примерно в 2 раза.

На скоростях и высотах, где разность Рр - Qг мала (например, вблизи статического потолка), изменение тяги приводит к еще более ощутимому изменению и nупр и nхр¹.

Что касается располагаемой (по Сyр) нормальной перегрузки nyр, то величина тяги на нее почти не влияет (считая Рy=0). Но следует учитывать, что при большей тяге самолет на маневре теряет энергию медленее и, следовательно, более длительное время может находиться на повышенных скоростях, на которых располагаемая перегрузка nyр имеет наибольшую величину.

Недавно в сети появился доклад американского летчика-испытателя, участвующего в тестировании перспективного истребителя F-35 Lightning II. Согласно документу, разрабатываемый самолет в «собачьем бою» значительно уступает более старому F-16 Fighting Falcon. Впрочем, в министерстве обороны США уже заявили, что самолетные бои на ближних дистанциях давно уже остались в прошлом. Сегодня, мол, побеждает тот, кто способен первым увидеть и поразить противника, а это достигается преимущественно при помощи технологии малозаметности, ракет и радаров, а не мастерства пилота.

По данным исследования американского аналитического центра CSBA, последнее масштабное участие истребителей ВВС США в «собачьих боях» было зафиксировано во время войны во Вьетнаме. Кроме того, использование авиационных пушек, основного оружия самолетной дуэли на ближних дистанциях, в воздушных боях американскими летчиками снизилось с 60 процентов случаев в 1960-х годах до пяти процентов в 1985 году. С 1990 года основные потери самолетов в воздушных боях ВВС США несли не от пушечного огня, а от ракет противника. Сегодня авиапушки в подавляющем большинстве случаем применяются только против наземных целей.

F-35 Lightning II и F-16 Fighting Falcon между ними

Фотография: U.S. Air Force

«Собачий бой» это противостояние самолетов на малых дистанциях и в условиях, когда противники видят друг друга. Этот вид боя появился еще во время Первой мировой войны, когда основным вооружением боевых самолетов были пулеметы, эффективные только на ближнем расстоянии. Во Вторую мировую войну ближние маневренные бои велись всеми участниками конфликта. После 1992 года «собачьи бои» стали большой редкостью - техническое развитие самолетов, получивших радиолокационные станции и ракеты большой дальности позволило летчикам вести огонь по противнику с большого расстояния, иногда даже за пределами прямой видимости.

Испытательный ближний маневренный бой между истребителем F-35A с бортовым номером «AF-02» и F-16D Block 40 в январе 2015 года. В ходе боя на высотах от трех до девяти тысяч метров стороны опробовали как наступательные, так и оборонительные виды тактики. Во всех случаях самолеты были сравнительно близко друг от друга, на дистанции, где использование ракетного вооружения практически неэффективно, и большое значение приобретает возможность зайти противнику в заднюю полусферу, чтобы поразить его пушечным огнем. Почти во всех ситуациях маневренность нового истребителя оказалась хуже, чем у F-16.

F-35A Lightning II

Фотография: JSF

По данным летчика-испытателя, участвовавшего в учебной дуэли, F-35A обладает недостаточной скоростью изменения тангажа (подъема или опускания носа самолета). Летные качества F-35A при значительных углах атаки в 20-26 градусов ставили пилота в неблагоприятные условия относительно F-16D. Плохая горизонтальная маневренность вела к тому, что поймать F-16D в прицел своей пушки пилоту F-35A не удавалось - пока он прицеливался, противник успевал совершить маневр уклонения. При этом, когда пилот Fighting Falcon пытался атаковать F-35A, ему это почти всегда удавалось.

Практическим путем испытателю удалось установить, что при одном маневре его самолет все же превосходил F-16D. Для выполнения этого маневра необходимо во время установившегося полета на больших углах атаки переложить управление в сторону и удерживать его в этом положение относительно долгое время. В этом случае F-35A оказывается способен резко сменить курс и уйти из прицела противника. Однако самолет при этом теряет скорость и уже не способен быстро восстановить ее. Летчик рекомендовал маневр для выхода из близкого боя. В целом же летчик-испытатель заявил, что истребитель Lightning II плохо подходит для «собачьего боя».

F-35A Lightning II и F-16 Fighting Falcon

Фотография: U.S. Air Force

Вскоре после публикации доклада о «собачьем бое» объединенное управление проектом разработки истребителя F-35 заявило, что этот самолет разрабатывается в первую очередь для ведения воздушного боя на большом расстоянии. Кроме того, во время испытательного «собачьего боя» участвовал прототип с номером «AF-02», а это - один из первых летных образцов, не укомплектованных ни радиопглощающим покрытием, ни полным набором сенсоров, ни вооружением, которые применяются на серийных F-35A.

Американские военные с тех пор как стали активно развиваться технологии малозаметности считают «собачий бой» пережитком войны. Поэтому в США практически не разрабатываются ракеты класса «воздух-воздух» малой дальности, а пушечное вооружение устанавливается на истребители «на всякий случай». И если версия F-35A для ВВС США еще имеет собственную пушку (да и та будет использоваться для поддержки с воздуха, когда Lightning II заменят устаревшие штурмовики A-10 Thunderbolt II), то версии F-35B и F-35C (для Морской пехоты и ВМС США) соответственно ее лишены. Последние два смогут использовать авиапушку только в подвесном контейнере.

A-10 Thunderbolt II

Фотография: U.S. Air Force

По словам директора управления по интеграции систем F-35 генерал-майора Джефри Хэрриджена, пока еще слишком рано делать окончательные выводы о маневренности перспективного боевого самолета. Разработка, войсковые и доводочные испытания F-35 еще не завершены, и некоторые характеристики могут измениться. «F-35 спроектирован таким образом, чтобы его маневренность соответствовала современным тактическим истребителям. Однако конструкция самолета оптимизирована с точки зрения малозаметности. Благодаря этому истребитель сможет действовать в условиях, в которых F-16 просто не выживут», - рассказал Хэрриджен.

Вероятно, генерал-майор имел в виду так называемые зоны с ограничением и воспрещением доступа и маневра (anti-access/area denied environment, зоны A2/AD). По оценке Пентагона, таких зон в мире с каждым годом становится все больше. В понятие A2/AD американские военные закладывают не только противодействие систем противовоздушной обороны и авиации противника, не только постоянное спутниковое наблюдение, но и условия, при которых поставка запчастей и провизии значительно затруднена или вовсе невозможна. К условиям A2/AD также относится и отсутствие американского политического и финансового влияния в регионе.

AV-8B Harrier II

Фотография: U.S. Navy

После широкого применения в перспективных самолетах технологий малозаметности, так называемого «стелса», способность летательных аппаратов выживать в зонах A2/AD стало для Пентагона манией. Все перспективные американские самолеты и беспилотные летательные аппараты разрабатывают таким образом, чтобы они могли обнаруживать противника на как можно большем расстоянии и поражать его ракетами, оставаясь незаметными. Эти требованиям должны соответствовать перспективный стратегический бомбардировщик LRS-B и палубный истребитель F/A-XX.

Говоря о маневренности F-35 не следует забывать и том, что этот истребитель разрабатывается в качестве единого боевого самолета сразу для трех родов войск - ВВС, Морской пехоты и ВМС США. В американских войсках перспективный Lightning II заменит истребители F/A-18E/F Super Hornet, F-16, штурмовики A-10 и AV-8B Harrier II. То есть Lightning II после принятия на вооружение станет по настоящему многофункциональным самолетом. На практике это означает, что истребитель сможет решать широкий круг задач (от атаки на наземные цели до борьбы с самолетами противника в воздухе), но будет делать это хуже, чем специализированные боевые летательные аппараты.

Фотография: Wikimedia Commons

Защищая F-35 после доклада летчика-испытателя американские военные также объявили, что ранее проводилось компьютерное моделирование ближнего воздушного боя с участием Lightning II и F-16. В симулированном воздушном бою приняли участие четыре перспективных истребителя и такое же количество Fighting Falcon. И F-35 в этом бою выиграли. В данном случае использовались наземные тренажеры F-35 и специальное программное обеспечение Управления ВВС США по моделированию и симуляции. По данным военных, Lightning II показал свое превосходство благодаря новейшим сенсорам, вооружениям и технологии малозаметности.

К настоящему времени официально известно только о трех случаях, когда моделировались воздушные бои с участием F-35. Самое первое было проведено в 2008 году на авиабазе «Хикам» на Гавайях. В нем российские истребители Су-35 бились против американских F-22 Raptor, F/A-18E/F и F-35A. И хотя американцы выиграли симулированный бой, они потеряли все Lightning II. За боем наблюдали представители ВВС и военной разведки Австралии, которая планировала купить некоторое количество F-35. Позднее некоторые из них признались, что в симулированном бою «F-35 был беспощадно избит истребителем Су-35».

F/A-18F Super Hornet

Фотография: U.S. Navy

Третьим моделированием воздушного боя, о котором официально стало известно, является воздушный бой четырех F-35A против четырех F-16. Подробности об этой симуляции, кроме того, что Lightning II победили, не известны. Компьютерное моделирование как инструмент оценки эффективности вооружений и военной техники, очень часто используется американцами. Это дешевый способ получить приблизительное представления о возможностях разрабатываемой техники, которые по разным причинам невозможно проверить в реальном бою. При этом нужно понимать, что реальной картины симуляция не показывает.

Компьютерная программа способна учитывать тысячи различных факторов, включая аэродинамику самолетов, особенности их вооружения, возможности маневрирования, тактические правила ведения боя. Но она не может и вряд ли когда-нибудь сможет учитывать человеческий фактор - эмоциальное состояние летчика, ход его мыслей, мастерство. А они тоже могут влиять на исход воздушного боя. Как себя на самом деле покажет F-35 в воздушных сражениях будущего, сказать пока сложно. Но Пентагон уже сегодня уверяет, что Lightning II будет надежной и эффективной машиной. Когда разработка всех систем для него будет завершена.

Василий Сычев

Под маневренностью самолета обычно понимают способ­ность его быстро изменять элементы траек­тории, т. е. величину скорости и направление движения. Та­
кое изменение можно производить как одновременно, так и раз­дельно. Например, при установившемся вираже изменяется только направление движения, а скорость не изменяется. На­оборот, при разгоне и торможении изменяется величина ско­рости, а направление движения остается неизменным.

Каждый тип самолета, в зависимости от его назначения, должен быть в состоянии производить определенные маневры. Так например, маневры тяжелых бомбардировщиков сводятся по существу к неглубоким виражам. Для пикирующих бомбар­дировщиков число маневров сильно возрастает: пикирование и резкий выход из него, глубокий вираж, боевой разворот и др. Особенно велико число маневров у самолета-истребителя.

Программа испытаний на маневренность должна строиться каждый раз конкретно, применительно к типу самолета и предъ­являемым к нему тактико-техническим требованиям. Здесь мож­но только указать на наиболее важные элементарные маневры: серийный установившийся вираж, неустановившийся вираж (раз-

ворот на 180°), горка, боевой разворот, переворот через крыло, бочка, петля и иммельман, пикирование и выход из него, разгон и торможение.

При испытании на маневренность рекомендуется устанавли­вать самопишущие приборы для записи основных параметров - скорости, высоты, угловых скоростей, перегрузок, углов откло­нения органов управления и усилий на них. По записям этих приборов легко оценить важнейшие параметры, характеризую­щие маневр и условия его выполнения: время выполнения ма­невра, начальную и конечную скорость и высоту, максимальные перегрузки и интенсивность выполнения маневра, усилия на ор­ганах управления и потребные углы отклонения, а также «запас» отклонений. Все эти параметры должны быть сравнены с такими

же параметрами для других типов самолетов аналогичного на­значения и с тактико-техническими требованиями к данному типу самолетов.

Для иллюстрации на фиг. 14.8 представлены типичные записи приборов при выполнении иммельмана. Из этой фигуры видно, что время иммельмана равно ~19 сек., макси­мальная перегрузка равна 4,2, выигрыш высоты равен 330 м.

На фиг. 14.9 такие же кривые приведены для случая разгона самолета. Время разгона со скорости 340 км/час до 590 км/час

равно 18,5 сек. Обычно строят величину ———- и отыскивают вре-

мя разгона от начального значения ———— -, обусловленного ин­

Нельзя указать параметры, характеризующие маневренность вообще. Для каждого маневра выбираются определенные пара­метры и величина их сравнивается с рекомендациями и с так- тико-техническими требованиями.