Esta é uma continuação do artigo anterior. Para ser exaustivo, aconselho você a ler a primeira parte.
Continuando a comparar as capacidades dos lutadores da geração 4 ++ com a da 5ª geração, nos voltamos para os representantes de produção mais brilhantes. Naturalmente, esses são os Su-35s e os F-22s. Isso não é totalmente justo, como eu disse na primeira parte, mas ainda assim.
O Su-35s é um desenvolvimento do lendário Su-27. Qual é a singularidade de seu ancestral, eu acho, todo mundo se lembra. Até 1985, o F-15 reinou supremo no ar por nove anos. Mas o clima no exterior despencou quando os primeiros Su-27 em série começaram a ser adotados. Um caça com supermanobrabilidade, capaz de atingir ângulos de ataque anteriormente inatingíveis, em 1989 pela primeira vez demonstrando publicamente a técnica do Cobra Pugachev, está fora do alcance dos competidores ocidentais. Naturalmente, sua nova modificação "trigésimo quinto" absorveu todas as vantagens do ancestral e acrescentou uma série de seus recursos, trazendo o design do "vigésimo sétimo" ao ideal.
Uma característica marcante dos Su-35s, assim como do resto de nossa aeronave da geração 4+, é o vetor de empuxo desviado. Por alguma razão desconhecida, é comum apenas em nosso país. Este elemento é tão único que ninguém pode duplicá-lo? A tecnologia do vetor de empuxo defletido também foi testada em aeronaves americanas de quarta geração. A General Electric desenvolveu o bico AVEN, que foi instalado e testado na aeronave F-16VISTA em 1993. Fig. # 1. A Pratt Whitney desenvolveu o bico PYBBN (melhor design do que GE) instalado e testado no F-15ACTIVE em 1996. Fig. No. 2. Em 1998, o bico defletível TVN para Eurofighter foi testado. No entanto, nenhuma aeronave ocidental da quarta geração recebeu OVT na série, apesar do fato de que a modernização e a produção continuam até hoje.
Figura 1
Figura 2
De posse das tecnologias adequadas para deflexão do vetor de empuxo, em 1993 (AVEN) decidiram não utilizá-las no F-22. Eles foram para o outro lado, criando bicos retangulares para reduzir o radar e a assinatura térmica. Como um bônus, esses bicos são desviados apenas para cima e para baixo.
Qual é a razão para tal antipatia pelo Ocidente em relação ao vetor de empuxo desviado? Para fazer isso, vamos tentar descobrir em que se baseia o combate aéreo aproximado e como um vetor de empuxo desviado pode ser aplicado nele.
A capacidade de manobra da aeronave é determinada pelas forças G. Eles, por sua vez, são limitados pela força da aeronave, pelas habilidades fisiológicas da pessoa e pelos limites de ângulo de ataque. A relação empuxo-peso da aeronave também é importante. Ao manobrar, a principal tarefa é mudar a direção do vetor velocidade ou a posição angular da aeronave no espaço o mais rápido possível. É por isso que a questão-chave na manobra é a curva firme ou forçada. Com uma dobra constante, o avião muda a direção do vetor de movimento o mais rápido possível, sem perder velocidade. A curva forçada se deve a uma mudança mais rápida na posição angular da aeronave no espaço, mas é acompanhada por perdas ativas de velocidade.
UM. Lapchinsky, em seus livros sobre a Primeira Guerra Mundial, citou as palavras de vários pilotos ases ocidentais: o ás alemão Nimmelmann escreveu: "Estou desarmado enquanto estou mais baixo"; Belke disse: "O principal no combate aéreo é a velocidade vertical." Bem, como não lembrar a fórmula do famoso A. Pokryshkina: "Altura - velocidade - manobra - fogo."
Tendo estruturado essas afirmações com o parágrafo anterior, podemos entender que velocidade, altitude e relação empuxo-peso serão decisivos no combate aéreo. Esses fenômenos podem ser combinados com o conceito de altitude de vôo de energia. É calculado de acordo com a fórmula mostrada na Figura 3. Onde He é o nível de energia da aeronave, H é a altitude de vôo, V2 / 2g é a altitude cinética. A mudança na altitude cinética ao longo do tempo é chamada de taxa de energia de subida. A essência prática do nível de energia está na possibilidade de sua redistribuição pelo piloto entre altitude e velocidade, dependendo da situação. Com reserva de velocidade, mas falta de altitude, o piloto pode completar a subida, legada por Nimmelmann, e ganhar uma vantagem tática. A capacidade do piloto de gerenciar com competência a reserva de energia disponível é um dos fatores determinantes no combate aéreo.
Figura №3
Agora entendemos que ao manobrar em curvas estabelecidas, o avião não perde sua energia. A aerodinâmica e o impulso dos motores equilibram o arrasto. Durante uma curva forçada, a energia da aeronave é perdida, e a duração de tais manobras não é limitada apenas pela velocidade evolutiva mínima da aeronave, mas também pelo gasto da vantagem energética.
A partir da fórmula da Figura 3, podemos calcular o parâmetro da taxa de subida da aeronave, conforme falei acima. Mas agora o absurdo dos dados sobre a taxa de subida, que são fornecidos em fontes abertas para certas aeronaves, está ficando claro, já que é um parâmetro que muda dinamicamente e depende da altitude, velocidade de vôo e sobrecarga. Mas, ao mesmo tempo, é o componente mais importante do nível de energia da aeronave. Com base no exposto, o potencial da aeronave em termos de ganho de energia pode ser determinado condicionalmente por sua qualidade aerodinâmica e razão empuxo-peso. Aqueles. o potencial da aeronave com a pior aerodinâmica pode ser equalizado aumentando o empuxo dos motores e vice-versa.
Naturalmente, é impossível vencer uma batalha apenas com a energia. Não menos importante é a característica de capacidade de rotação da aeronave. Para isso, a fórmula mostrada na Figura 4 é válida. Pode-se observar que as características de girabilidade da aeronave dependem diretamente das forças g Ny. Consequentemente, para uma curva constante (sem perda de energia), Nyр é importante - a sobrecarga disponível ou normal, e para uma curva forçada Nyпр - a sobrecarga de impulso máxima. Em primeiro lugar, é importante que esses parâmetros não ultrapassem os limites da sobrecarga operacional da Nova aeronave, ou seja, limite de força. Se essa condição for atendida, a tarefa mais importante no projeto da aeronave será a aproximação máxima de Nyp para Nye. Em termos mais simples, a habilidade de uma aeronave de realizar manobras em uma faixa mais ampla sem perder velocidade (energia). O que afeta o Nyp? Naturalmente, quanto à aerodinâmica da aeronave, quanto maior a qualidade aerodinâmica, maior o valor possível de Nyр, por sua vez, o índice de carga na asa afeta a melhoria da aerodinâmica. Quanto menor for, maior será a capacidade de rotação da aeronave. Além disso, a relação empuxo-peso da aeronave afeta o Nyp, o princípio de que falamos acima (no setor de energia) também é válido para a capacidade de rotação da aeronave.
Figura №4
Simplificando o que foi dito acima e ainda sem tocar no desvio do vetor de empuxo, observamos com razão que os parâmetros mais importantes para uma aeronave manobrável serão a relação empuxo / peso e a carga da asa. Suas melhorias só podem ser limitadas pelo custo e capacidade técnica do fabricante. Nesse sentido, o gráfico apresentado na Figura 5 é interessante, pois dá uma compreensão de porque o F-15 até 1985 era o dono da situação.
Imagem No. 5
Para comparar os Su-35s com o F-22 em combate corpo-a-corpo, primeiro precisamos nos voltar para seus ancestrais, ou seja, o Su-27 e o F-15. Vamos comparar as características mais importantes disponíveis para nós, como razão empuxo / peso e carga alar. No entanto, surge a pergunta, para que massa? No Airplane Flight Manual, o peso normal de decolagem é calculado com base em 50% do combustível nos tanques, dois mísseis de médio alcance, dois mísseis de curto alcance e a carga de munição do canhão. Mas a massa máxima de combustível do Su-27 é muito maior do que a do F-15 (9400 kg versus 6109 kg), portanto, a reserva de 50% é diferente. Isso significa que o F-15 terá uma vantagem de peso inferior antecipadamente. Para tornar a comparação mais honesta, proponho tomar a massa de 50% do combustível Su-27 como amostra, de modo que obteremos dois resultados para o Eagle. Como armamento do Su-27, aceitamos dois mísseis R-27 no APU-470 e dois mísseis R-73 no p-72-1. Para o F-15C, o armamento é AIM-7 em LAU-106a e AIM-9 em LAU-7D / A. Para as massas indicadas, calculamos a razão empuxo-peso e carga da asa. Os dados são apresentados na tabela da Figura 6.
Figura 6
Se compararmos o F-15 com o combustível calculado para ele, os indicadores são muito impressionantes, no entanto, se tomarmos um combustível igual em massa a 50% do combustível Su-27, a vantagem é praticamente mínima. Na relação empuxo-peso, a diferença é de centésimos, mas em termos de carga na asa, o F-15, no entanto, está decentemente à frente. Com base nos dados calculados, o "Eagle" deve ter vantagem no combate aéreo aproximado. Mas, na prática, as batalhas de treinamento entre o F-15 e o Su-27, via de regra, permaneceram com as nossas. Tecnologicamente, o Sukhoi Design Bureau não conseguiu criar uma aeronave tão leve quanto os concorrentes, não é segredo que em termos de peso de aviônicos sempre fomos ligeiramente inferiores. No entanto, nossos designers seguiram um caminho diferente. Nas competições de treinamento, ninguém usava "Pugachev's Cobr" e não usava OVT (ainda não existia). Foi a aerodinâmica perfeita do Sukhoi que lhe deu uma vantagem significativa. O layout integral da fuselagem e a qualidade aerodinâmica em 11, 6 (para o F-15c 10) neutralizaram a vantagem do wing load do F-15.
No entanto, a vantagem do Su-27 nunca foi esmagadora. Em muitas situações e em diferentes condições de voo, o F-15c ainda pode competir, já que a maioria ainda depende da qualificação do piloto. Isso pode ser facilmente rastreado nos gráficos de manobrabilidade, que serão discutidos a seguir.
Retornando à comparação da aeronave de quarta geração com a quinta, compilaremos uma tabela semelhante com as características da relação empuxo-peso e carregamento da asa. Agora tomaremos os dados dos Su-35s como base para a quantidade de combustível, já que o F-22 tem menos tanques (Fig. 7). O armamento de Sushka inclui dois mísseis RVV-SD no AKU-170 e dois mísseis RVV-MD no P-72-1. O armamento do Raptor é dois AIM-120 no LAU-142 e dois AIM-9 no LAU-141 / A. Para o quadro geral, os cálculos também são dados para o T-50 e o F-35A. Você deve duvidar dos parâmetros do T-50, já que são estimativas, e o fabricante não forneceu dados oficiais.
Figura №7
A tabela da Figura 7 mostra claramente as principais vantagens da aeronave de quinta geração em relação à quarta. A diferença na carga da asa e na razão empuxo / peso é muito mais significativa do que a do F-15 e do Su-27. O potencial para energia e um aumento de Nyp na quinta geração é muito maior. Um dos problemas da aviação moderna - a multifuncionalidade, também afetou os Su-35s. Se parecer bom com a razão empuxo-peso no pós-combustor, então a carga na asa é inferior até mesmo para o Su-27. Isso mostra claramente que o projeto da fuselagem da aeronave de quarta geração não pode, levando em consideração a modernização, atingir os indicadores da quinta.
A aerodinâmica do F-22 deve ser observada. Não há dados oficiais sobre a qualidade aerodinâmica, porém, segundo o fabricante, ela é superior à do F-15c, a fuselagem tem um layout integral, a carga da asa é ainda menor que a do Eagle.
Os motores devem ser anotados separadamente. Uma vez que apenas o Raptor possui motores de quinta geração, isso é especialmente perceptível na relação empuxo-peso no modo “máximo”. A vazão específica no modo "pós-combustão", como regra, é mais do que o dobro da vazão no modo "máximo". O tempo de operação do motor na "pós-combustão" é significativamente limitado pelas reservas de combustível da aeronave. Por exemplo, o Su-27 em "pós-combustão" consome mais de 800 kg de querosene por minuto, portanto, uma aeronave com melhor relação empuxo-peso no "máximo" terá vantagens de empuxo por muito mais tempo. É por isso que o Izd 117s não é um motor de quinta geração, e nem o Su-35s nem o T-50 têm qualquer vantagem na relação empuxo-peso sobre o F-22. Consequentemente, para o T-50, o motor de quinta geração desenvolvido "tipo 30" é muito importante.
De onde, de todas as opções acima, ainda é possível aplicar o vetor de empuxo defletido? Para fazer isso, consulte o gráfico na Figura 8. Esses dados foram obtidos para a manobra horizontal dos caças Su-27 e F-15c. Infelizmente, dados semelhantes para os Su-35s ainda não estão disponíveis publicamente. Preste atenção aos limites da curva constante para alturas de 200 me 3000 m. Ao longo da ordenada, podemos ver que na faixa de 800–900 km / h para as alturas indicadas, a maior velocidade angular é alcançada, que é 15 e 21 graus / s, respectivamente. É limitada apenas pela sobrecarga da aeronave na faixa de 7, 5 a 9. É esta velocidade que é considerada a mais vantajosa para a realização de combate aéreo aproximado, uma vez que a posição angular da aeronave no espaço muda o mais rápido possível. Voltando aos motores de quinta geração, uma aeronave com maior relação empuxo-peso e capaz de movimento supersônico sem o uso de pós-combustão ganha uma vantagem energética, pois pode usar a velocidade para subir até cair na faixa mais vantajosa para o BVB.
Figura №8
Se extrapolarmos o gráfico da Figura 8 nos Su-35s com um vetor de empuxo desviado, como a situação pode ser alterada? A resposta é perfeitamente visível no gráfico - de jeito nenhum! Já o limite no ângulo de ataque limitante (αadd) é muito maior do que o limite de força da aeronave. Aqueles. os controles aerodinâmicos não são totalmente utilizados.
Considere o gráfico de manobra horizontal para alturas de 5.000 a 7.000 m, mostrado na Figura 9. A velocidade angular mais alta é de 10-12 graus / s, e é alcançada na faixa de velocidade de 900-1000 km / h. É agradável notar que é nesta faixa que os Su-27 e Su-35s apresentam vantagens decisivas. Porém, essas alturas não são as mais vantajosas para o BVB, devido à queda nas velocidades angulares. Como o vetor de empuxo desviado pode nos ajudar neste caso? A resposta é perfeitamente visível no gráfico - de jeito nenhum! Já o limite no ângulo de ataque limitante (αadd) é muito maior do que o limite de força da aeronave.
Figura №9
Então, onde pode a vantagem do vetor de empuxo desviado ser percebida? Em alturas acima da mais vantajosa e em velocidades abaixo da ótima para o BVB. Ao mesmo tempo, profundamente além dos limites da reversão estabelecida, ou seja, com uma curva forçada, na qual a energia da aeronave já é consumida. Consequentemente, OVT é aplicável apenas em casos especiais e com fornecimento de energia. Esses modos não são tão populares no BVB, mas, é claro, são melhores quando existe a possibilidade de desvio do vetor.
Agora vamos voltar um pouco para a história. Durante os exercícios da Bandeira Vermelha, o F-22 conquistou vitórias constantes sobre as aeronaves de quarta geração. Existem apenas casos isolados de perdas. Ele nunca conheceu Su-27/30/35 no Red Flag (pelo menos não existe tal dado). No entanto, o Su-30MKI participou da Bandeira Vermelha. Os relatórios da competição de 2008 estão disponíveis online. Claro, o Su-30MKI tinha uma vantagem sobre os veículos americanos, como o Su-27 (mas de forma alguma devido ao OVT e não avassalador). A partir dos relatórios, podemos ver que o Su-30MKI na Bandeira Vermelha apresentou uma velocidade angular máxima na região de 22 graus / s (mais provavelmente em velocidades na região de 800 km / h, veja o gráfico), por sua vez, o F-15c entrou na velocidade angular de 21 graus / s (velocidades semelhantes). É curioso que o F-22 mostrou uma velocidade angular de 28 graus / s durante os mesmos exercícios. Agora entendemos como isso pode ser explicado. Primeiro, a sobrecarga em certos modos do F-22 não está limitada a 7, mas a 9 (consulte o Manual de voo do avião para o Su-27 e F-15). Em segundo lugar, devido à menor carga da asa e à maior razão empuxo / peso, os limites da curva constante em nossos gráficos para o F-22 se deslocarão para cima.
Separadamente, deve-se notar as acrobacias únicas que podem ser demonstradas pelos Su-35s. Eles são tão aplicáveis em combate aéreo aproximado? Com o uso de um vetor de impulso desviado, figuras como "Florova Chakra" ou "Panquecas" são executadas. O que une essas figuras? São realizados em baixas velocidades para entrar em sobrecarga operacional, longe de ser as mais lucrativas do BVB. O plano muda abruptamente sua posição em relação ao centro de massa, uma vez que o vetor velocidade, embora mude, não muda dramaticamente. A posição angular no espaço permanece inalterada! Qual é a diferença entre um foguete ou uma estação de radar que o avião está girando em seu eixo? Absolutamente nenhum, enquanto ele também perde sua energia de vôo. Talvez com essas cambalhotas possamos devolver o fogo contra o inimigo? Aqui é importante entender que antes de lançar o foguete, a aeronave precisa travar no alvo, após o que o piloto deve dar “consentimento” pressionando o botão “entrar”, após o que os dados são transmitidos para o foguete e o lançamento é realizada. Quanto tempo vai demorar? Obviamente, mais do que frações de segundo, que são gastas com "panquecas" ou "chakra", ou qualquer outra coisa. Além disso, tudo isso também está obviamente perdendo velocidade e com perda de energia. Mas é possível lançar mísseis de curto alcance com cabeças térmicas sem captura. Ao mesmo tempo, esperamos que o próprio localizador do míssil capture o alvo. Consequentemente, a direção do vetor velocidade do atacante deve coincidir aproximadamente com o vetor do inimigo, caso contrário o míssil, por inércia recebido do porta-aviões, sairá da zona de possível captura por seu buscador. Um problema é que essa condição não é atendida, uma vez que o vetor de velocidade não muda dramaticamente com tais acrobacias.
Considere a cobra de Pugachev. Para fazê-lo, é necessário desligar as automáticas, o que já é uma condição polêmica para o combate aéreo. No mínimo, as qualificações dos pilotos de combate são significativamente mais baixas do que as das acrobacias, e mesmo isso deve ser feito com joias em condições extremamente estressantes. Mas este é o menor dos males. O Cobra é realizado em altitudes na região de 1000 me velocidades na faixa de 500 km / h. Aqueles. o avião deve inicialmente estar em velocidades menores do que as recomendadas para o BVB! Conseqüentemente, ele não pode alcançá-los até que o inimigo perca a mesma quantidade de energia, para não perder sua vantagem tática. Após a execução da “cobra” a velocidade da aeronave cai para 300 km / h (perda instantânea de energia!) E fica na faixa do mínimo evolutivo. Conseqüentemente, "Secagem" deve entrar em um mergulho para ganhar velocidade, enquanto o inimigo não só mantém a vantagem na velocidade, mas também na altura.
No entanto, essa manobra pode fornecer os benefícios necessários? Há uma opinião que com esta travagem podemos deixar o adversário ir em frente. Em primeiro lugar, os Su-35s já possuem a capacidade de frenagem a ar sem a necessidade de desligar a automação. Em segundo lugar, como se sabe da fórmula da energia do vôo, é necessário desacelerar subindo, e não de outra forma. Em terceiro lugar, no combate moderno, o que um oponente deve fazer perto da cauda sem atacar? Vendo à sua frente "Secagem", executando "cobra", quão mais fácil será mirar na área aumentada do inimigo? Quarto, como dissemos acima, não funcionará capturar o alvo com tal manobra, e um míssil lançado sem captura irá para o leite da inércia resultante. Tal evento é mostrado esquematicamente na Figura 17. Em quinto lugar, gostaria de perguntar novamente como o inimigo chegou tão perto sem ser atacado antes, e por que “Cobra” quando é possível fazer “Gorka” enquanto conserva energia?
Figura №10
Na verdade, a resposta a muitas perguntas sobre acrobacias é extremamente simples. Os espetáculos e apresentações de demonstração nada têm a ver com técnicas reais de combate aéreo aproximado, uma vez que são realizados em modos de voo que obviamente não são aplicáveis no BVB.
Sobre isso, cada um deve concluir por si mesmo o quanto a aeronave da geração 4 ++ é capaz de suportar a aeronave da quinta geração.
Na terceira parte, falaremos com mais detalhes sobre o F-35 e o T-50 em comparação com os concorrentes.
