Страница 4 из 84
Но вернемся к авиации. Исходя из разработанной им концепции воздушной войны, Дж. Дуэ сформулировал следующие требования к будущему самолету воздушного боя. Самолет воздушного боя должен обладать в максимальной степени, совместимой с требованиями техники, следующими четырьмя свойствами: вооруженностью, защищенностью, скоростью, радиусом действия. Очевидно, что все эти требования противоречивы, конфликтны, т. е. необходимо искать компромисс или оптимум сочетания этих характеристик. Это — типичная задача оптимизации любых сложных систем. В конечном счете задача сводится к оптимальному распределению массы самолета между подсистемами, обеспечивающими эти свойства. Как мы уже видели раньше на примере сравнения масс самолетов разных поколений Су-30 и Me-110, на каждом новом этапе развития авиации эту задачу приходится решать заново. Очевидно, что масса самолета определяется в первую очередь исходя из заданного радиуса действия и «полезной» нагрузки (т. е. вооружения). Известна знаменитая формула Бреге для определения дальности полета самолета. Хотя автор избегает применения математических формул в настоящей книге, но без некоторого минимума их в наиболее фундаментальной части описания технических систем все же не обойтись.
Итак, формула дальности полета самолета как тела переменной массы:
где L — дальность; К — аэродинамическое качество самолета (отношение подъемной силы к силе сопротивления); Н — теплотворная способность топлива; η — кпд двигателя; G — отношение масс самолета в начале и конце полета. Если принять следующие значения К=12 (для сверхзвукового самолета на дозвуковой скорости), Н=43 Мдж/кг (для углеводородных топлив), η=0,25, G=1,3, то получится дальность самолета, примерно равная 3000 км. Аэродинамическое качество самолета, кпд двигателя и отношение масс самолета определяется уровнем развития техники (достижениями аэродинамики, видом конструкционных материалов, реализуемыми параметрами двигателя, наконец, инженерным искусством). На каждом этапе развития техники эти величины статистически известны. Таким образом, задавая дальность, мы получаем соотношение масс снаряженного и пустого самолета. Если в свою очередь боевая нагрузка задана, то можно определить общую массу самолета и приступить к балансированию масс, распределяя их между подсистемами самолета. Одной из важнейших подсистем самолета является система защиты, включающая в себя кроме вооружения и электронное противодействие средствам ПВО, и ложные цели для инфракрасных головок самонаведения ракет ПВО.
Применительно к Су-30 (дальность 3000 км с внутренними баками и 5200 км с одной дозаправкой в полете) раскладка масс выглядит следующим образом:
• Топливо: нормальная заправка 5000 кг (20 % взлетной массы), максимальная (с подвесными баками) — 9400 кг.
• Боевая нагрузка: 8000 кг (30 % взлетной массы),
• Двигатели: два АЛ-31Ф общей массой 3060 кг (12 %).
Таким образом, половину массы самолета составляет топливо и боевая нагрузка.
Рассматривая последовательно все требования к боевому самолету, Дж. Дуэ пришел к выводу, что «все данные, за исключением вооружения, должны быть одинаковы у самолета воздушного боя («охотника») и у бомбардировочного самолета» (Дж. Дуэ, с. 187). И далее: «Поэтому со всех точек зрения выгодно, чтобы воздушная армия представляла собой однородную массу боевых самолетов или, иначе говоря, самолетов, соединяющих в себе способность вести бой в воздухе и нападать на наземные цели» (Дж. Дуэ, с. 189). Для того времени это был революционный вывод, но реализация его затянулась на пятьдесят лет.
Дж. Дуэ отметил и еще один важный фактор — необходимость эластичности основных данных самолета, т. е. способности самолета простым изменением конфигурации приспосабливаться к выполнению различных задач. Речь идет о возможной смене вооружения, подвесных баках и — сегодня уже можно добавить, наличии системы дозаправки в воздухе от специального самолета-танкера. По сути, именно Дж. Дуэ впервые сформулировал понятие боевой платформы, на которую могут быть навешаны различные типы оружия.
Итак, как пишет Дж. Дуэ: «Подобный (универсальный боевой. — курсив А. В.) самолет должен быть самолетом тяжелого типа, чтобы иметь возможность обладать в достаточной степени требуемыми данными в отношении вооружения, защиты и радиуса действия; многомоторным, чтобы иметь достаточную мощность и надежность; обладающим средней скоростью (при полете на дальние расстояния, — курсив А Б.)». Именно такие самолеты мы и видим сегодня в передовых ВВС (F-22 «Raptor» Локхид-Мартин в США и Т-50 в России). К идеалу боевого самолета, как его понимал Дж. Дуэ, технический прогресс шел пятьдесят лет. От «Мессершмитта-110» через «Фантом F-4» к Су-30 и «Рэптору» или Т-50. Мы рассмотрим этот путь далее в специальной главе, посвященной самолету воздушного боя.
А вот далее Дуэ «перегнул палку» в стремлении к универсальности: «Поскольку воздушная армия должна быть в состоянии действовать всей массой как над сушей, так и над морем, «боевой» самолет должен принадлежать к типу амфибий» (Дж. Дуэ, с. 191). Именно авторитет Дуэ оказал существенное влияние на развитие гидроавиации в 1920-е гг. До тех пор, пока не убедились, что гидросамолеты неспособны соревноваться по ряду характеристик с обычными «охотниками» с убирающимся шасси, в первую очередь по скорости, гидроавиация занимала большую долю опытных разработок в мире. И здесь мы вспоминаем о знаменитых в свое время гонках гидросамолетов на приз Шнейдера.
Шнейдер, выходец из знаменитой семьи промышленной группы Шнейдер — Крезо («французский Крупп»), был любителем авиации, в частности гидроавиации. Для стимулирования ее развития еще до мировой (1914–1918) войны он учредил приз своего имени. Начавшись как любительские, эти ставшие престижными соревнования в 1920-е гг. в свете доктрины Дуэ превратились в смотр достижений авиации и не в последнюю очередь авиационного моторостроения, так как скорость гидросамолета в большой степени зависела от мощности мотора. Если до 1925 г. на самолеты, участвующие в гонках, ставили серийные моторы, то начиная с 1925 г. гонки гидросамолетов превратились в аналог «Формулы-1». Для этих самолетов моторы разрабатывались специально. Первый «гоночный» мотор разработала итальянская фирма «Фиат». Применив антидетонационные присадки, итальянские конструкторы повысили степень сжатия мотора до 8, форсировали число оборотов и повысили мощность с 450 л.с. до 800 л.с. С этим мотором Италия выиграла кубок Шнейдера в 1926 г. Дальше по этому же пути пошли англичане: фирма «Нэпир и сын» в 1927 г. довела степень сжатия в своем моторе «Lion Racing», т. е. «Гоночный Лев», модификация «Льва», до 10. При этом были повышены обороты до 3200 об/мин и соответственно мощность с 550 л с. до 875 л с. В 1928 г. мощность этого мотора была увеличена до 1200 л.с. В последних гонках англичане поставили на свой самолет специально подготовленный (форсированный по мощности за счет сильного наддува) для рекорда знаменитый некогда мотор «R» небывалой для тех лет мощностью в одном агрегате 2000 л.с. (1929 г.), а затем и 2600 л.с. (1930 г.).
Опыт рекордных гонок оказался очень полезным для последующего развития моторостроения в странах-участниках. Уже после того как гонки на кубок Шнейдера прекратились, в 1932 г. «Фиат» создал сдвоенный 24-цилиндровый мотор AS-6 мощностью 3200 л с. и рекордной удельной мощностью свыше 3 л.с./кг. Особенностью этого мотора было применение редуктора с двумя концентрическими валами и двух противоположно вращающихся винтов. В однорядном винте такую мощность снять было бы затруднительно. С этим мотором на гидросамолете (!) «Макки» итальянцы установили в 1934 г. мировой рекорд скорости 709 км/час, продержавшийся пять лет до 1939 г., когда его побил германский «Мессершмитт-209», сконструированный специально для рекорда скорости, включая и мотор с испарительным охлаждением (без создающего сопротивление радиатора).
Неслучайно, что в этих гонках активное участие принимали итальянцы, соотечественники своего знаменитого теоретика. Символично, что совсем недавно, в октябре 2009 г., премьер-министр Италии Сильвио Берлускони совершил полет на российском большом современном гидросамолете Бе-200, выжившем реликте гидроавиации. Именно в Таганроге работало КБ под руководством итальянского авиаконструктора Бартини. Бе-200 — это его школа.