dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Фото на тему о “звуковых барьерах“:

(U.S. Navy photo)

Топ-менеджмент “Боинга”, как пишет Aviationweek.com, озвучил ту самую разумную концепцию по развитию истребителей. Вместо перехода от четвертого поколения к пятому, а потом к шестому, “Боинг” предлагает модернизировать F/A-18 до поколения “4.5” и, используя этот самолёт, дожидаться появления истребителя шестого поколения.

Тут, конечно, речь идёт о том, что такой подход “от Боинга” лучше, чем предлагаемый “Локхид Мартин” F-22 и, особенно, F-35 (это истребители пятого поколения).

Я писал о таком варианте развития некоторое время назад. Можно добавить пару моментов:

Прежде всего, истребитель шестого поколения, скорее всего, будет беспилотным и уже поэтому будет отличаться от пятого поколения сильнее, чем пятое от четвертого.

Оснастив тот же F/A-18 суперсовременным бортовым радиоэлектронным оборудованием, можно очень хорошо приблизиться к пятому поколению в лице F-22 и F-35. Например, современная РЛС с АФАР и развитой обработкой сигнала позволит обнаруживать те же самые малозаметные F-22 на большем расстоянии. Кроме того, в дополнение к РЛС могут быть установлены другие средства обнаружения и наведения, которые сейчас не в ходу.

F/A-18F – двухместный истребитель, уже находящийся на вооружении. Это очень существенный момент: дело в том, что с тем потоком информации, который способны поставлять самые современные системы управления вооружением, одному пилоту не управиться (ведь он ещё должен пилотировать самолёт), так что второй “оператор вооружения” – очень и очень кстати.

Используя новые материалы можно, не особенно изменяя конструкцию планера, снизить радиолокационную заметность истребителя. Хотя, понятно, как-то конкурировать с пятым поколением тут не получится, потому что нет внутренних отсеков для вооружения.

Зато экономятся средства на введение нового типа самолёта в эксплуатацию. Более того, понятно, что обкатанные технологии дешевеют с каждым годом во всех смыслах.

Ну и потом можно будет, хорошо подготовившись, перепрыгнуть через поколение.

Историческая подборка (сквозь развитие штатовских истребителей и ПВО):

На фото: штатовский F-4 и Ту-95.

Штатовский F-106 и Ту-95.

F-15 и Ту-95.

F-22 и, опять, Ту-95.

(via)

Что нужно пояснить: многие сотни миллиардов долларов потрачены, но всё равно приходится вылетать на перехват того же самого (фактически) бомбардировщика.

Между прочим, одно из преимуществ дирижаблей в том, что их, судя по всему, проще сделать невидимыми для очень широкого диапазона электромагнитных полей. Почему? Потому что дирижабль – это “плавательный аппарат” (в отличие от самолёта), а значит его внешнюю форму можно варьировать в куда более широких пределах. Более того, рассчитывать эту форму проще, так как мягче соответствующие аэродинамические ограничения. Вдобавок режим полёта позволяет использовать для внешних оболочек мягкие и не самые прочные материалы. Всё это важно для практического обеспечения невидимости с меньшими затратами.

Полезная нагрузка, кабина управления – всё это можно упрятать внутрь “пузыря”, обеспечивающего полёт. При этом, сам многослойный “внешний пузырь”, сделанный из метаматериалов с нужными свойствами, как раз будет прикрывать внутренности дирижабля, делая их (и себя заодно) невидимыми. Конечно, речь идёт о невидимости не только для радаров с разной рабочей длиной волны, но и об оптической невидимости.

Правда, проблем доставит двигатель: он должен быть хоть частью снаружи. С другой стороны, для дирижабля достаточно миниатюрного двигателя, а большую часть двигательного устройства вполне можно спрятать под “пузырь”. Также, придётся разобраться с сенсорами и навигацией, ведь как-то смотреть наружу и определять собственное местоположение нужно. Но, опять же, “входы” пассивных сенсоров можно сделать минимальными по размерам и открывать лишь иногда на короткое время.

Такой невидимый “пузырь” может медленно парить на большой высоте, перевозя свою нагрузку (достаточно большую, например десантный корпус военных роботов) до места назначения.

Сколько лет ждать осуществления? Судя по всему, лет десять-двенадцать.

“В безоблачном небе вдруг открылся широкий люк, и из него горохом посыпались на землю военные роботы.”

Очередной F-15 упал вчера. В Тихий океан. Пилот успешно катапультировался.

Flight International выбирает 100 лучших “авиационных явлений” (Correction: а не “100 самолётов”, как я по ошибке написал ранее – на ошибку указали в комментариях) “всех времён”, среди которых двадцатка лучших военных самолётов. Помимо прочих, там номинирован и МиГ-21. Номинировавший советский истребитель Stephen Trimble, мотивируя выбор, пишет про МиГ-21 в блоге (короткие цитаты в моём, несколько вольном, переводе):

Он принят на вооружение в 1957-м году, но остаётся в строю до сих пор. […] Воевал практически в каждом крупном конфликте, который мне приходит на ум, с 1960-х годов. […] Более 3000 МиГов-21, как полагают, находятся в строю в наши дни, 50 лет спустя с момента принятия на вооружение первого экземпляра. Ни один фронтовой реактивный истребитель не может похвастать подобным достижением.

Да, МиГ-21 успешно модернизировали до весьма актуального уровня, оснащая новыми РЛС (в том числе и РЛС с ФАР, устанавливая антенну в конус воздухозаборника) и новыми же ракетами – поэтому он, видимо, и дальше послужит.

На фото – F-22 и Ту-95:

(Источник.) Правда, не очень ясно, подлинное ли фото. F-22 (вместо F-15) вылетали осенью прошлого года для сопровождения российских Ту-95 вблизи штатовских границ. (Полёты F-15 тогда были приостановлены из-за происшествия с одним из истребителей.)

Републикую свой старый текст на тему “звукового барьера”:

Оказывается, одним из широко распространённых околоавиационных заблуждений является так называемый “звуковой барьер”, который “преодолевают” самолёты.

Даже больше: со сверхзвуковым полётом связан целый букет заблуждений. Как же обстоит дело в реальности? (Рассказ с фотографиями.)

Заблуждение первое: “хлопок”, якобы сопровождающий “преодоление звукового барьера” (ранее, ответ на этот вопрос опубликован на сайте “Элементы”).

С “хлопком” происходит недоразумение, вызванное неверным пониманием термина “звуковой барьер”. Этот “хлопок” правильно называть “звуковым ударом”. Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Упрощенно эти волны можно представить себе в виде сопровождающего полет самолета конуса, с вершиной, как бы привязанной к носовой части фюзеляжа, а образующими, направленными против движения самолета и распространяющимися довольно далеко, например до поверхности земли.

Когда граница этого воображаемого конуса, обозначающая фронт основной звуковой волны, достигает уха человека, то резкий скачок давления воспринимается на слух как хлопок. Звуковой удар, как привязанный, сопровождает весь полет самолета, при условии что самолет движется достаточно быстро, пусть и с постоянной скоростью. Хлопком же кажется проход основной волны звукового удара над фиксированной точкой поверхности земли, где, например, находится слушатель.

Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой, скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.

А “звуковым барьером” в аэродинамике называют резкий скачок воздушного сопротивления, возникающий при достижении самолетом некоторой пограничной скорости, близкой к скорости звука. При достижении этой скорости характер обтекания самолета воздушным потоком меняется кардинальным образом, что в свое время сильно затрудняло достижение сверхзвуковых скоростей. Обычный, дозвуковой, самолет не способен устойчиво лететь быстрее звука, как бы его ни разгоняли, – он просто потеряет управление и развалится.

Для преодоления звукового барьера ученым пришлось разработать крыло со специальным аэродинамическим профилем и придумать другие ухищрения. Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует “преодоление” своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается “аэродинамический удар” и характерные “скачки” в управляемости. Вот только с “хлопками” на земле эти процессы напрямую не связаны.

Заблуждение второе: “срыв тумана”.

Если о “хлопке” почти все знают, то с “туманом” ситуация несколько более “специальная”. Есть множество снимков, где летящий самолёт (обычно это истребитель) как бы “выскакивает” из туманного конуса. Смотрится очень эффектно:

Туман и относят к “звуковому барьеру”. Мол, это на фотографии как раз запечатлён момент “преодоления”, а туман и есть “тот самый барьер”.

На самом же деле, возникновение тумана связано лишь с резким перепадом давления, сопровождающим полёт самолёта. В результате аэродинамических эффектов за элементами конструкции самолёта образуются не только области повышенного давления, но и области разрежения воздуха (возникают колебания давления). Именно в этих областях разрежения (протекающего, фактически, без теплообмена с окружающей средой, так как процесс “очень быстрый”) и конденсируется водяной пар. Причиной этому служит резкое падение “локальной температуры”, приводящее к резкому смещению так называемой “точки росы”.

Так что, если влажность воздуха и температура подходят, то такой туман – вызванный интенсивной конденсацией атмосферной влаги – сопровождает весь полёт самолёта. И не обязательно на сверхзвуковой скорости. Например, на фотографии ниже, бомбардировщик B-2, а это дозвуковой самолёт, сопровождается характерной дымкой:

Конечно, так как фотография фиксирует один миг полёта, то, в случае со сверхзвуковыми самолётами, создаётся ощущение “выскакивающего” из тумана истребителя. Особенно выраженного эффекта можно достичь при полёте на небольших высотах над морем, так как в этом случае атмосфера обычно очень влажная.

Именно поэтому большинство “художественных” снимков сверхзвукового полёта сделано с борта того или иного корабля, а запечатлены на снимках самолёты палубной авиации.

(Использованы фотографии U.S. Navy News Service и U.S. Air Force Press Service)

(Отдельное спасибо Игорю Иванову за ценное замечание по физике образования тумана.)

Как известно, F-35 назывется Lightning II в честь американского истребителя Второй Мировой P-38 Lightning. P-38 не был реактивным и выглядел вот так:

Первые серийные образцы (YP-38), построенные Lockheed для ВВС США, появились в 1940-м году. Ещё фото, прототип XP-38:

Для того, чтобы испытать ракету воздух-воздух или поверхность-воздух, требуется мишень. Понятно, что эта мишень должна летать. В качестве мишени может служить специально разработанный беспилотный летательный аппарат. Часто, такая мишень меньше реальной цели, которую она изображает, но актуальные для испытания ракет характеристики мишени приближают к соответствующим характеристикам цели.

А можно использовать в качестве мишени настоящий реактивный истребитель. Это многим лучше, чем обстрел “мишеней-эмуляторов”. Особенно если речь идёт об испытаниях не только системы наведения, но и поражающей способности ракеты. Конечно, на борту такого истребителя-мишени пилот – лишний.

Например, в Штатах в качестве мишеней служат старые реактивные истребители F-4 Phantom, переоборудованные и оснащённые дистанционной системой управления (на иллюстрации).

Не так давно эти летающие мишени начали использовать ещё и в качестве носителя для запуска экспериментальных ракет. Видимо, для того, чтобы не подвергать риску полноценные истребители и летчиков-испытателей. А возможно – здесь иные цели (потому что полноценные штатовские беспилотники уже вовсю сбрасывают бомбы и запускают ракеты в ходе боевых операций).

Кстати, нельзя путать понятия “мишень” и “цель”, как это уже делают журналисты профильных изданий в статьях про ПВО (не хочу называть издание точно). Средства ПВО создаются для обстрела целей, на мишенях – только учатся. Фраза “перспективный комплекс предназначен для обстрела любых мишеней” – больше похожа на грубое издевательство над разработчиками комплекса. (В кругах специалистов вообще в ходу целый ряд шуток на тему “вам бы только мишени обстреливать”.)

Пара фото на околоавиационную тему из коллекции Библиотеки конгресса. И первая, и вторая фотографии – 1942-й год, США. На первой – проверка элементов конструкции самолётов:

Фрагмент:

Вторая – с авиационным двигателем:

(via)