Su-47 "Berkut" - caça experimental multiuso

2024 Autor: Matthew Elmers | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 22:30

Descrição da aeronave

No final de setembro de 1997, ocorreu um evento histórico na história da aviação russa - ocorreu o vôo de uma nova aeronave experimental, o Su-47 "Berkut", que poderia se tornar um protótipo do caça doméstico de quinta geração. Um pássaro preto predador de nariz branco, escapando do concreto da pista do aeródromo de Zhukovsky, rapidamente desapareceu no céu cinza perto de Moscou, anunciando com o estrondo de suas turbinas o início de uma nova etapa na biografia do russo avião de combate.

As pesquisas sobre o surgimento de um caça de quinta geração começaram em nosso país, como nos Estados Unidos, em meados da década de 1970, quando as aeronaves de quarta geração - o SU-27 e o MiG-29 - davam apenas seus "primeiros passos " As novas aeronaves deveriam ter um potencial de combate significativamente maior do que seus antecessores. Os principais centros de pesquisa da indústria e escritórios de design estiveram envolvidos no trabalho. Em conjunto com o cliente, foram gradualmente formuladas as principais disposições do conceito do novo lutador - multifuncionalidade, ou seja, alta eficiência na derrota de alvos aéreos, terrestres, superficiais e subaquáticos, a presença de um sistema de informação circular, o desenvolvimento de modos de voo de cruzeiro em velocidades supersônicas. Também foi planejado alcançar uma redução dramática na visibilidade da aeronave no radar e faixas de infravermelho em combinação com a transição dos sensores de bordo para métodos passivos de obtenção de informações, bem como para modos de maior furtividade. Era suposto integrar todas as ferramentas de informação disponíveis e criar sistemas especialistas a bordo.

A aeronave da quinta geração deveria ter a capacidade de realizar bombardeios completos de alvos em combate aéreo aproximado, bem como realizar disparos de mísseis multicanais durante combates de longo alcance. Fornecia automação de controle de informações de bordo e sistemas de interferência; maior autonomia de combate devido à instalação de um indicador de situação tática na cabine de uma aeronave monoposto com a capacidade de misturar informações (ou seja, saída simultânea e sobreposição em uma única escala de "imagens" de vários sensores), bem como o uso de sistemas de troca de informação telecode com fontes externas. A aerodinâmica e os sistemas de bordo do caça de quinta geração deveriam fornecer a habilidade de mudar a orientação angular e a trajetória da aeronave sem atrasos perceptíveis, sem exigir coordenação e coordenação estrita dos movimentos dos corpos de controle. A aeronave deveria "perdoar" erros grosseiros de pilotagem em uma ampla gama de condições de voo.

Foi planejado equipar a promissora aeronave com um sistema de controle automatizado ao nível da resolução de problemas táticos, que possui um modo especialista "para ajudar o piloto".

Um dos requisitos mais importantes para o caça russo de quinta geração era a "supermanobrabilidade" - a capacidade de manter a estabilidade e a controlabilidade em ângulos de ataque de 900 ou mais. Deve-se observar que a "supermanobrabilidade" originalmente figurava nos requisitos do caça americano de quinta geração, criado quase simultaneamente com a aeronave russa, no âmbito do programa ATF. No entanto, no futuro, os americanos, diante da difícil tarefa de combinar baixa visibilidade, velocidade de cruzeiro supersônica e "supermanobrabilidade" em uma aeronave, foram forçados a sacrificar a última (a capacidade de manobra do caça americano ATF / F-22 é provavelmente apenas se aproximando do nível alcançado na aeronave modernizada Su-27, equipada com um sistema de controle do vetor de empuxo). A recusa da Força Aérea dos Estados Unidos em alcançar a supermanobrabilidade foi motivada, em particular, pelo rápido aprimoramento das armas de aviação: o aparecimento de mísseis de todos os aspectos altamente manobráveis, sistemas de designação de alvos montados em capacetes e novas cabeças de homing tornaram possível abandonar o entrada obrigatória no hemisfério traseiro do inimigo. Supunha-se que o combate aéreo agora seria conduzido em intervalos médios, com a transição para o estágio de manobra apenas como último recurso, "se algo fosse feito de errado".

No entanto, na história da aviação militar, eles abandonaram repetidamente o combate aéreo manobrável de perto, mas cálculos teóricos posteriores foram refutados pela vida - em todos os conflitos armados (com exceção, talvez, dos falsos "Tempestade no Deserto"), caças que entraram em combate a longas distâncias, como regra, eles o transferiam para distâncias mais curtas e muitas vezes terminavam com uma explosão de canhão marcada, e não com o lançamento de um foguete. Prevê-se uma situação em que o aprimoramento dos sistemas de guerra eletrônica, bem como a diminuição do radar e da assinatura térmica dos caças, levarão a uma queda na eficácia relativa dos mísseis de longo e médio alcance. Além disso, mesmo ao conduzir uma batalha de mísseis de longo alcance usando armas de capacidades aproximadamente iguais de ambos os lados, o inimigo que conseguir orientar rapidamente seu lutador na direção do alvo terá uma vantagem, o que tornará possível fazer uso mais completo das capacidades dinâmicas de seus mísseis. Sob essas condições, é de particular importância atingir as velocidades angulares mais altas possíveis de curvas instáveis em velocidades subsônicas e supersônicas. Portanto, a exigência de supermanobrabilidade para o caça russo de quinta geração, apesar da complexidade do problema, permaneceu inalterada.

Como uma das soluções que fornecem as características de manobra exigidas, foi considerado o uso de uma asa de varredura para frente (KOS). Essa asa, que oferece certas vantagens de layout em relação a uma asa reta, foi testada para ser usada na aviação militar na década de 1940.

O primeiro avião a jato com asa voltada para a frente foi o bombardeiro alemão Junkers Ju-287. O carro, que fez seu primeiro vôo em fevereiro de 1944, foi projetado para uma velocidade máxima de 815 km / h. No futuro, dois bombardeiros experientes desse tipo foram para a URSS como troféus.

Nos primeiros anos do pós-guerra, nosso país realizou sua própria pesquisa de KOS em relação a aeronaves manobráveis de alta velocidade. Em 1945, seguindo as instruções do LII, o projetista P. P. Tsybin iniciou o projeto de planadores experimentais destinados a testar a aerodinâmica de caças promissores. O planador ganhou altitude, rebocado pela aeronave e mergulhou para acelerar a velocidades transônicas, incluindo o booster de pólvora. Um dos planadores, o LL-Z, que entrou em testes em 1947, tinha uma asa virada para a frente e atingiu uma velocidade de 1150 km / h (M = 0,95).

Porém, naquela época, não foi possível perceber as vantagens de tal asa, tk. O KOS revelou-se especialmente suscetível à divergência aerodinâmica, perda de estabilidade estática quando certos valores de velocidade e ângulos de ataque eram atingidos. Os materiais estruturais e as tecnologias da época não permitiam a criação de uma asa voltada para a frente com rigidez suficiente. Os criadores das aeronaves de combate voltaram à varredura reversa apenas em meados da década de 1970, quando a URSS e os Estados Unidos começaram a trabalhar no estudo do surgimento de um caça de quinta geração. O uso do KOS tornou possível melhorar a controlabilidade em baixas velocidades de voo e aumentar a eficiência aerodinâmica em todas as áreas dos modos de voo. O arranjo da asa inclinada para a frente proporcionou melhor articulação da asa e da fuselagem, bem como otimizou a distribuição de pressão na asa e no PGO. Pelos cálculos de especialistas americanos, o uso de uma asa virada para a frente em um F-16 deveria ter levado a um aumento da taxa angular de giro em 14% e o raio de ação em 34%, enquanto o take -A distância e a distância de pouso foram reduzidas em 35%. O avanço da construção aeronáutica permitiu solucionar o problema da divergência por meio da utilização de materiais compósitos com um arranjo racional de fibras, o que aumenta a rigidez da asa nas direções dadas.

No entanto, a criação do CBS apresentou uma série de tarefas complexas, que só poderiam ser resolvidas com o resultado de pesquisas em larga escala. Para isso, nos Estados Unidos, por encomenda da BBC, foi construída a aeronave Gruman X-29A. A máquina, que tinha desenho aerodinâmico Duck, era equipada com um KOS com ângulo de varredura de 35╟ O X-29A era uma máquina puramente experimental e, claro, não poderia servir de protótipo para uma aeronave de combate real. Para reduzir o custo, unidades e conjuntos de caças em série foram amplamente utilizados em seu projeto (o nariz da fuselagem e o trem de pouso dianteiro - do F-5A, o trem de pouso principal - do F-16, etc.) O primeiro vôo da aeronave experimental ocorreu em 14 de dezembro de 1984. Até 1991, as duas aeronaves construídas realizaram um total de 616 voos. No entanto, o programa X-29A não trouxe louros para seus iniciadores e é considerado nos Estados Unidos como malsucedido: apesar do uso dos materiais estruturais mais modernos, os americanos não conseguiram lidar totalmente com a divergência aerodinâmica e o KOS não mais considerado um atributo de caças promissores da Força Aérea e da Marinha dos Estados Unidos (em particular, entre os muitos layouts estudados no programa JSF, não havia aeronaves de varredura para frente).

Na verdade, o míssil de cruzeiro estratégico americano Hughes AGM-129 ASM, projetado para armar bombardeiros B-52, foi a única aeronave com um KOS que entrou na série. No entanto, em relação a esta aeronave, a escolha de uma asa com varredura para frente foi principalmente devido a considerações de stealth: a radiação do radar refletida da borda de ataque da asa foi protegida pelo corpo do foguete.

O trabalho de formação do aparecimento de uma aeronave doméstica manobrável com KOS foi realizado pelos maiores centros de pesquisa de aviação do país - TsAGI e SibNIA. Em particular, em TsAGI, um modelo de uma aeronave com um KOS, feito com base na aeronave MiG-23, foi explodido, e em Novosibirsk o layout do SU-27 com uma asa virada para frente foi estudado. O trabalho de base científico existente permitiu que o Sukhoi OKW enfrentasse a difícil tarefa sem precedentes de criar a primeira aeronave de combate supersônica do mundo com uma asa voltada para a frente. Em 1996, uma fotografia de um modelo de um lutador promissor com um KOS, mostrada à liderança da Força Aérea Russa, chegou às páginas da imprensa de aviação. Ao contrário do americano X-29A, a nova máquina foi feita de acordo com o esquema "triplano" e tinha uma cauda vertical de duas aletas. A presença de um gancho de freio sugeria a possibilidade de um caça baseado em navio. As pontas das asas abrigavam lançadores de mísseis ar-ar.

No verão de 1997, o protótipo do caça de quinta geração do Sukhoi Design Bureau (assim como seu "rival" MAPO-MIG, conhecido como "1-42") já estava no território do Gromov Flight Research Institute em Zhukovsky. Em setembro teve início o taxiamento de alta velocidade e, no dia 25 do mesmo mês, o avião, que aprendeu o índice de funcionamento do Su-47 e o orgulhoso nome "Berkut", pilotado pelo piloto de provas Igor Votintsev, fez seu primeiro vôo. Deve-se notar que a aeronave russa ficou atrás de seu rival americano - o primeiro experiente lutador Lockheed-Martin F-22A Raptor (Eagle-Burial) por apenas 18 dias (o Raptor fez seu primeiro vôo em 7 de setembro, em 14 de setembro novamente decolou, após o que os voos foram interrompidos até julho de 1998, e o F-22A foi colocado em operação).

Vamos tentar ter uma ideia da nova aeronave do Sukhoi Design Bureau, a partir de fotos de uma aeronave experimental, bem como de alguns materiais sobre o Su-47, publicados nas páginas da imprensa russa e estrangeira.

O "Berkut" é feito de acordo com o esquema aerodinâmico do "triplano integral longitudinal", que se tornou uma marca registrada das aeronaves deste OKW. A asa se encaixa perfeitamente na fuselagem, formando um único sistema de mancal. As características do layout incluem influxos de asas desenvolvidos, sob os quais as entradas de ar não reguladas dos motores são colocadas, tendo um formato de seção transversal próximo a um setor de um círculo.

A fuselagem da aeronave é feita com amplo uso de materiais compósitos (CM). O uso de compósitos avançados fornece um aumento na eficiência de peso em 20-25%, um recurso - em 1,5-3,0 vezes, uma taxa de utilização de material de até 0,85, uma diminuição nos custos de mão de obra para peças de fabricação em 40-60%, como bem como obter as características técnicas térmicas e de rádio exigidas. Ao mesmo tempo, experimentos realizados nos Estados Unidos sob o programa F-22 indicam uma menor capacidade de sobrevivência em combate das estruturas de CFRP em comparação com as estruturas feitas de ligas de alumínio e titânio.

A asa do lutador tem uma parte da raiz desenvolvida com uma grande varredura em ângulo reto (cerca de 750) ao longo da borda de ataque e uma parte cantilever com uma varredura para frente acasalando-se suavemente com ela (cerca de 200 ao longo da borda de ataque). A asa é equipada com flaperons, que ocupam mais da metade do vão, assim como ailerons. Talvez, além da frente, também existam meias defletíveis (embora as fotos publicadas do Su-47 não nos permitam fazer uma conclusão inequívoca sobre sua presença).

A cauda horizontal frontal totalmente móvel (PGO) com um vão de cerca de 7,5 m tem uma forma trapezoidal. Seu ângulo de varredura ao longo da borda de ataque é de cerca de 500. A cauda horizontal traseira de uma área relativamente pequena também é girada em todas as direções, com um ângulo de varredura ao longo da frente, exceto cerca de 750. Sua extensão é de cerca de 8 m.

A cauda vertical de duas aletas com lemes está presa à seção central da asa e tem uma "curvatura" para fora.

O dossel da cabine do Su-47 é quase idêntico ao do caça Su-27. Porém, no modelo da aeronave, cuja fotografia apareceu nas páginas da imprensa estrangeira, a lanterna fica impecável, como a da American Raptor (isso melhora a visibilidade, ajuda a reduzir a assinatura do radar, mas complica o processo de ejeção).

Os suportes principais do trem de pouso de uma roda do Su-47 são fixados à fuselagem e retraídos para a frente em vôo com as rodas se transformando em nichos atrás das entradas de ar do motor. O suporte das duas rodas dianteiro se retrai na fuselagem para a frente na direção do vôo. A base do chassi é de aproximadamente 8 m, a pista é de 4 m.

A imprensa noticiou que o protótipo da aeronave estava equipado com dois motores Perm NPO Aviadvigatel D-30F6 (2x15500 kgf, peso seco 2x2416 kg), que também foram usados nos caças interceptores MiG-31. No entanto, no futuro, esses motores turbofan serão obviamente substituídos por motores de quinta geração.

Não há dúvidas de que a nova máquina utiliza os mais modernos equipamentos de bordo criados pela indústria nacional - um EDSU multicanal digital, um sistema de controle integrado automatizado, um complexo de navegação, que inclui um INS baseado em giroscópios a laser em combinação com navegação por satélite e um "mapa digital", que já encontrou aplicação em máquinas como Su-30MKI, Su-32/34 e Su-32FN / 34.

A aeronave provavelmente será equipada (ou será equipada com) uma nova geração de sistemas integrados de suporte à vida e ejeção da tripulação.

Para controlar a aeronave, assim como no Su-47, é provável que sejam usados um manche lateral de baixa velocidade e um acelerador com medidor de tensão.

A localização e o tamanho das antenas do equipamento radioeletrônico de boro atestam o desejo dos projetistas de fornecer visibilidade total. Além do radar aerotransportado principal, localizado no nariz sob a carenagem nervurada, o caça possui duas antenas retrovisoras instaladas entre a asa e os bicos do motor. As meias da cauda vertical, pára-lamas e PGO provavelmente também são ocupadas por antenas para diversos fins (isso é evidenciado por sua cor branca, que é típica das carenagens domésticas radiotransparentes).

Embora não haja informações sobre a estação de radar aerotransportado usada na aeronave Berkut, indiretamente sobre as capacidades potenciais do complexo de radar dos caças de quinta geração, que podem ser criados com base no Su-47, podem ser julgados pelas informações publicado na imprensa aberta sobre o novo radar aerotransportado, desenvolvido desde 1992 pela associação "Phazotron" para caças promissores. A estação foi projetada para ser colocada no nariz de uma aeronave da "categoria de peso" Su-35/47. Ele tem uma antena flat phased array e opera em X-band. Segundo representantes de ONGs, para ampliar a área de cobertura nos planos vertical e horizontal, presume-se que seja possível combinar a varredura eletrônica e mecânica, o que aumentará o campo de visão do novo radar em 600 em todas as direções.. O alcance de detecção de alvos aéreos é de 165-245 km (dependendo de seu RCS). A estação é capaz de rastrear simultaneamente 24 alvos, garantindo o uso simultâneo de armas mísseis contra oito aeronaves inimigas.

O "Berkut" também pode ser equipado com uma estação de localização óptica localizada na fuselagem dianteira, em frente à copa do piloto. Como nos caças SU-33 e SU-35, a carenagem da estação é deslocada para a direita para não limitar a visão do piloto. A presença de uma estação de localização óptica, que provavelmente inclui televisão, imagens térmicas e equipamentos de laser, bem como uma estação de radar retrovisor, distingue o carro russo do análogo americano do F-22A.

De acordo com os cânones da tecnologia furtiva, a maior parte do armamento de bordo dos veículos de combate criados com base no Berkut será obviamente colocado dentro da fuselagem. Em condições em que a aeronave irá operar em espaço aéreo que não disponha de poderosa cobertura de mísseis antiaéreos e contra um inimigo que não possua caças modernos, é permitido aumentar a carga de combate colocando algumas das armas em pontos externos rígidos.

Por analogia com o Su-35 e o Su-47, pode-se presumir que o novo veículo multifuncional transportará mísseis ar-ar de longo e longo alcance, em particular o UR, conhecido como KS-172 (este míssil de dois estágios capaz de desenvolver velocidade hipersônica e equipado com um sistema de homing combinado, capaz de relinchar alvos aéreos a uma distância de mais de 400 km). O uso de tais mísseis provavelmente exigirá a designação de alvos externos.

No entanto, o "calibre principal" de um caça promissor, obviamente, serão os lançadores de mísseis de médio alcance do tipo RVV-AE, que possuem um sistema de radar de orientação final ativo e são otimizados para colocação em compartimentos de carga da aeronave (tem um baixo relação de aspecto asa e lemes de treliça dobrável). A NPO Vympel anunciou testes de voo bem-sucedidos na aeronave Su-27 de uma versão aprimorada deste míssil, equipado com um motor haze ramjet (ramjet). A nova modificação tem maior alcance e velocidade.

Como antes, os mísseis ar-ar de curto alcance também devem desempenhar um papel importante no armamento de aeronaves. Na exposição MAKS-97, um novo foguete desta classe, o K-74, foi demonstrado, criado com base no UR R-73 e diferindo deste último por um sistema de homing térmico aprimorado com um ângulo de captura de alvo aumentado de 80-900 a 1200. O uso de uma nova cabeça de homing térmica (TGS) também tornou possível aumentar o alcance máximo de destruição do alvo em 30% (até 40 km). O desenvolvimento do K-74 começou em meados da década de 1980 e começou os testes de vôo em 1994. O foguete está atualmente pronto para produção em série.

Além de criar um buscador aprimorado para o UR K-74, a NPO Vympel está trabalhando em vários outros mísseis de curto alcance, também equipados com um sistema de controle do vetor de empuxo do motor.

Provavelmente, o canhão GSh-301 de 30 mm também será mantido como parte do armamento a bordo de caças promissores.

Como outras aeronaves multifuncionais domésticas - Su-30MKI, Su-35 e Su-47, a nova aeronave, obviamente, também carregará armas de ataque - UR de alta precisão e classe ar-superfície KAV para engajar alvos terrestres e de superfície, como bem como inimigo de radar.

As capacidades do sistema defensivo, que pode ser instalado em um lutador promissor, podem ser julgadas pelas exibições demonstradas na exposição MAKS-97. Em particular, a empresa Aviakonversiya demonstrou um alvo engodo combinado (KLC) para proteção contra mísseis com cabeças de radar, térmicas e laser. Ao contrário dos dispositivos de proteção passiva usados em aeronaves de combate domésticas e estrangeiras, o KLC é eficaz em todos os comprimentos de onda usados nas cabeças teleguiadas de mísseis ar-ar e superfície-ar. KLC é uma zona de combustão formada longe da aeronave protegida devido ao uso de um fluxo direcionado de gases. Um líquido inflamável é introduzido no jato (em particular, pode ser o combustível usado pelos motores dos aviões), pulverizado para obter uma mistura combustível-gás, que é então inflamada. A combustão é mantida por um período de tempo predeterminado.

A radiação térmica da zona de combustão é um alvo falso para munição com buscador, operando na faixa do infravermelho. A composição espectral da nuvem em chamas é idêntica à composição espectral da radiação do objeto protegido (o mesmo combustível é usado), o que não permite ao TGS distinguir um alvo falso por características espectrais, e encontrar um alvo falso em um a distância fixa do objeto real não permite que o TGS o selecione por recursos de trajetória.

Para proteção contra munição com um sistema de orientação por radar, aditivos formadores de plasma são usados no KLC, levando a um aumento na reflexão das ondas de rádio da zona de combustão. Esses aditivos formam elétrons livres na temperatura de combustão. Quando sua concentração é alta o suficiente, a nuvem em chamas reflete as ondas de rádio como um corpo de metal.

Para a faixa de comprimento de onda do laser, são usados pós finamente dispersos de substâncias dos corpos de trabalho dos lasers. No processo de queima, ou emitem ondas eletromagnéticas na mesma frequência em que o laser de iluminação do alvo atua, ou, sem queimar, são retiradas da área de combustão e, durante o resfriamento, emitem ondas eletromagnéticas na faixa necessária. A potência de radiação deve corresponder à potência do sinal refletido do objeto protegido quando iluminado pelo laser do inimigo. É regulado pela seleção de substâncias adicionadas ao líquido inflamável e sua quantidade.

Em uma série de publicações, sem referência às fontes, as características da nova aeronave são publicadas. Se corresponderem à realidade, então "Berkut", como um todo, está na "categoria de peso" do caça Su-27 e suas versões modificadas. A aerodinâmica avançada e um sistema de controle de vetor de empuxo devem fornecer aos caças seguidores do Su-47 promissores superioridade em combate aéreo manobrável de perto sobre todos os adversários potenciais existentes ou previstos. Todos os outros caças, ao se encontrarem com o Berkut russo e o Coveiro americano, têm uma chance muito modesta de retornar ao campo de aviação. As leis da corrida armamentista (que, é claro, não terminaram após a "auto-dissolução" da URSS) são cruéis.

Ao mesmo tempo, o aparecimento do encouraçado "Dreadnought" tornou obsoletos todos os encouraçados construídos anteriormente. A história é repetitiva.