Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Английский Electric Lightning был один из первых самолетов , способных supercruise.

Суперкруиз - это устойчивый сверхзвуковой полет сверхзвукового самолета с эффективным грузом, пассажирами или вооружением, который обычно исключает использование крайне неэффективных форсажных камер или «повторного нагрева». Многие хорошо известные сверхзвуковые военные самолеты, не способные к суперкруизу, могут поддерживать полет со скоростью более 1 Маха короткими очередями, обычно с форсажем. Такие самолеты, как SR-71 Blackbird , предназначены для полета на сверхзвуковой скорости с включенными форсажными камерами.

Одним из самых известных примеров самолета, способного к суперкруизу, был Concorde . Благодаря долгой эксплуатации коммерческого авиалайнера, Concorde является рекордсменом по количеству времени, проведенному в суперкруизах; больше, чем все остальные самолеты вместе взятые. [1]

Преимущества [ править ]

Основным преимуществом является способность самолета летать на сверхзвуковой скорости без использования форсажной камеры, которая потребляет большое количество топлива и ограничивает дальность полета.

Возможность суперкруизирования также обеспечивает преимущества для самолетов- невидимок , поскольку шлейф форсажной камеры отражает радиолокационные сигналы и создает значительную инфракрасную сигнатуру . [2]

История [ править ]

Concorde обычно совершал суперкруизы большую часть пути над Атлантикой , что позволяло ему добраться из Лондона в Нью-Йорк за три часа - рекорд, который еще не превзошел ни один другой коммерческий самолет.

С 3  августа 1954 г. Gerfaut исследование самолетов на питание от 101 SNECMA Атар D2a двигателя превысил Mach  1 на горизонтальном полете без дожига. [3] [4] Первым серийным самолетом, который должен был развивать скорость более 1 Маха в полете на сухой высоте, был Lockheed F-104 Starfighter.который отличался радикальным дизайном, с тонкими, как бритва, короткими крыльями, прикрепленными к фюзеляжу значительно дальше назад, чем у большинства современных самолетов. Крыло обеспечивало отличные сверхзвуковые и высокоскоростные характеристики на малой высоте, но приводило к плохой разворачиваемости и высокой посадочной скорости. Это был первый серийный самолет, достигший скорости 2 Маха, и первый самолет, достигший высоты 100 000 футов после взлета собственным двигателем. Starfighter установил мировые рекорды по скорости, высоте и времени набора высоты в 1958 году, став первым самолетом, удерживающим все три показателя одновременно. Ун-подогревают Armstrong Siddeley Sapphire работает Ч.1 прототип английской Electric Lightning , превысил Mach  1 по 11  августа 1954 г. Через неделю предыдущего на 4 Августа, Ч.1, WG760 пролетели Роленд Бимонта на его первом полет , он неосознанно превысил Mach  1 в восхождении, хотя, из - за погрешности положения , то Machmeter была показана только максимум Маха  0,95. Бимонт, который не заметил никаких изменений в поведении самолета, был удивлен, узнав об этом после анализа данных полета. [5] Однако эта ранняя демонстрация сверхзвукового полета была крайне ограничена, так как Lightning мог лететь без повторного нагрева только со скоростью примерно 1,02 Маха, [6]в то время как более поздние версии смогли достичь гораздо более высоких скоростей, но только в течение очень коротких периодов времени. Поскольку он не мог поддерживать сверхзвуковую скорость в течение 20 минут, как указано в первоначальном определении «суперкруиза», включение EE Lightning в эту категорию оставалось спорным.

TSR-2 BAC удар и самолет - разведчик, который первым полетел на 27  сентября 1964 года, был одним из первых военных самолетов , специально предназначенных для плавания сверхзвуковой; один из запланированных профилей полета был для сверхзвукового крейсерского полета со скоростью 2,0 Маха на высоте 50 000–58 000 футов (15–18 км). [7] Сверхзвуковой крейсерский полет на более низких эшелонах был на скорости  1,1 Маха на высоте 200 футов (61 м). [8] На TSR-2 использовались двигатели Bristol Olympus , более поздняя версия которых также использовалась для двигателей Concorde .

Качественное изменение коэффициента Cd ( коэффициента лобового сопротивления ) от числа Маха (скорости) для самолета; суперкруизинг выше  2 Маха эффективен.

Только сверхзвуковые транспортники (ССТ), Конкорд и последняя версия Ту-144 ( Ту-144Д), большую часть времени проводили, путешествуя на расчетных скоростях, без необходимости дожигания. Например, некоторые боевые самолеты, которые указаны как способные к суперкруизу, могут делать это только без внешнего вооружения. Для взлета Concorde был добавлен подогрев, чтобы справиться с увеличением веса, которое произошло после первоначальной конструкции. Поскольку он был доступен, он также использовался для трансзвукового ускорения, чтобы сократить время и топливо, используемое для достижения крейсерского полета. Модернизированный Ту-144Д имел более экономичные двигатели, чем Ту-144, который не требовал форсажных камер во время крейсерского полета, а также более совершенную конструкцию воздухозаборника, которая увеличила полный диапазон полезной нагрузки с 3080 до 5330 км (1910 до 3310 миль) ( Рабочий диапазон Concorde составлял 6470 км или 4020 миль). [9]

Военное использование [ править ]

Термин «суперкруиз» первоначально использовался для описания требований к характеристикам истребителя, установленных полковниками ВВС США Джоном Бойдом , Пьером Спреем и полковником Эверестом Риччони, сторонниками F-16 Falcon . [ необходимая цитата ] После запуска в производство F-16, они начали работу над улучшенной конструкцией истребителя, способного совершать сверхзвуковой крейсерский полет над территорией противника в течение минимум двадцати минут. Поскольку воздушный бой часто является результатом неожиданности, а скорость боя определяется скоростью неожиданного самолета, это дало бы конструкции, способной к суперкруизу, существенное преимущество в характеристиках во многих ситуациях. Предполагаемый истребитель имел бы максимальную скорость чуть более 1 Маха, афракция топлива более 40%, минимум, необходимый для соблюдения двадцатиминутного требования. Требование топливной фракции требовало очень строгой конструкции с небольшим количеством передовой электроники. ВВС США не проявляли никакого интереса к этому предложению в то время, но годы спустя восстановил срок и заново его применить к требованиям к Advanced Tactical Fighter , [10] , что привело к F-22 Raptor .

F-22 Raptor способен supercruise на Mach 1.8 (но видно здесь работает форсаж).
Dassault Rafale способен supercruising с четырьмя ракетами и баком падения живота. [11]
Eurofighter Typhoon способен supercruise на Маха 1,5. [12]

Суперкруизные возможности F-22 Raptor рекламируются как главное преимущество в летно-технических характеристиках по сравнению с другими истребителями, причем суперкруизные характеристики демонстрируются как минимум до  1,8 Маха . [13] Практически все нынешние и прошлые реактивные истребители, до F-22,  летали со скоростью 0,8–0,9 Маха со значительными в военном отношении вооружениями. [14] Тем не менее, суперкруиз использует больше топлива для прохождения того же расстояния, чем на дозвуковых скоростях, при этом Ассоциация ВВС оценивает, что использование суперкруиза для рывка на 100 морских миль (120 миль; 190 км) в рамках миссии будет сократить боевой радиус F-22 с примерно 600 морских миль (690 миль; 1100 км) до примерно 450 морских миль (520 миль; 830 км). [ цитата необходима] Это снижение не подтверждено, потому что высота и профиль полета классифицированы, как и большинство возможностей F-22, но это все же гораздо меньшее снижение, чем было бы в результате использования форсажной камеры. [ необходима цитата ]

В производстве находится несколько двигателей, разработанных для облегчения тактически важного суперкруиза:

  • Два Pratt & Whitney F119, которыми оснащается F-22 Raptor, делают его самым мощным истребителем-суперкруизером на вооружении. F-22 Raptor может развивать скорость до 1,8 Маха без внешних накопителей. [15] [16] ( Примечание: двигатели General Electric YF120, способные работать в режиме суперкруиза, также приводили в действие прототип F-22 во время этого полета, но не были выбраны для производства.)
  • Двигатель EJ200 производства EuroJet Turbo GmbH установлен на истребителе Eurofighter Typhoon . Он способен развивать суперкрейсерскую скорость 1,5 Маха с ракетной нагрузкой превосходства в воздухе. [12] Пилоты "Тайфуна" заявили, что скорость 1,3 Маха достижима в боевой конфигурации с внешними магазинами. [17]
  • General Electric F414G в JAS 39 Gripen NG предназначен для supercruise и было показано , чтобы достигнуть Маха 1.2. [18]
  • Snecma M88 , что власть Dassault Rafale . Сдвоенные двигатели позволяют Rafale совершать суперкруиз с четырьмя ракетами и нижним баком. [11]
  • Два двигателя АЛ-41Ф-1С Су-35 могут развивать сверхзвуковую скорость без включения форсажных камер. Но без внешнего вооружения. [19]

Самостоятельно в России работают над «Изделие 30» (после модификаций производных АЛ31Ф и АЛ41Ф, например ТРДД 117С) и РД33МКРУ «Морская оса»; Совершенно новый двигатель АЛ-41, который подвергается полной модернизации, чтобы добавить Су-57 суперкруизной способности . Это еще не принесло плодов, но двигатель 117S с торможением , произведенный в рамках этой программы, кажется, уже достиг цели суперкруиза. Недавно было объявлено, что во время испытаний истребителя Су-35БМ, оснащенного этими двигателями, он двигался со сверхзвуковой скоростью, он продолжал ускоряться без использования форсажной камеры, тем самым предполагая, что у него была возможность суперкруизирования, хотя это еще не произошло. Посмотрел, возможно ли это с боевой нагрузкой. [20]

Все известные суперкруизные самолеты могут делать это только на значительной высоте (где воздух тоньше и поэтому оказывает меньшее сопротивление), что ограничивает использование маски местности для ускользания от обнаружения.

Самолет, предназначенный для полета на форсажном режиме [ править ]

Локхид А-12 , SR-71 Черный дрозд, и YF-12 , были разработаны для длительной эксплуатации при сверхзвуковых скоростях с использованием дожигателя. Миссии SR-71 выполнялись в крейсерском режиме максимальной дальности, с настройками форсажной камеры в нижней части диапазона, около 98% времени. [21]

Североамериканский XB-70 Valkyrie использовал шесть General Electric YJ93 двигателей для устойчивого полета на Mach  3.0, его расчетной точка. [22] В отличие от двигателя J-58 в SR-71, YJ93 не нуждался в специальном топливе, так как он использовал JP-6 . [22] Для круиза использовалась частичная форсажная камера. [23] Прототип XB-70A AV-2 поддерживал скорость, превышающую 3 Маха, в  течение 32 минут за один полет. Этот тип был разработан для работы на проектной скорости в течение нескольких часов на межконтинентальных дистанциях. [24] При 100% военной тяге (максимальный дроссель безфорсажная камера) на высоте 35000 футов (11000 м) XB-70 будет превышать M1,03, пока его масса не превышает 400000 фунтов (180000 кг), увеличиваясь до M1,2, когда масса падает до 250000 фунтов (110000 кг). ) [25]

В МиГ-25 был разработан для сверхзвукового круиза на Махе 2,35 с частичной форсажной камерой в эксплуатации. В двигателях использовался чрезвычайно низкий коэффициент давлений 4,75, но он был усилен давлением набегающего воздуха во время сверхзвукового полета. [26] Низкая степень сжатия компрессора означала низкий КПД на дозвуковых скоростях и высокий КПД на сверхзвуковых.

BAC TSR-2 был разработан для полета на M2.0 используя форсаж, и имел предсказанную максимальную скорость M2.35. Он также мог летать на сверхзвуке без форсажной камеры, как это было продемонстрировано во время доставки. [27] [28]

Самолет с суперкруизной способностью [ править ]

В сервисе:

  • Дассо Рафаль [29]
  • Еврофайтер Тайфун [30]
  • Saab JAS-39E Gripen [31] [32]
  • Lockheed Martin F-22 Raptor [33]
  • Сухой Су-35 [34]
  • Сухой Су-57

Ранее в строю:

  • General Dynamics F-16N Fighting Falcon [35]

Только прототип / экспериментальный:

  • БАК ТСР-2 [27]
  • Английский прототип Electric Lightning [36]
  • General Dynamics F-16XL [37]
  • Локхид YF-22 [38]
  • Североамериканский XB-70 Valkyrie [39]
  • Northrop YF-17 [40]
  • Northrop YF-23 [38]
  • Saab 35 Draken прототип [41]

Гражданское:

  • Конкорд [42]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Оборона и безопасность, разведка и анализ - IHS Jane's 360» . janes.com . Проверено 4 сентября 2015 .
  2. ^ "Стелс-дизайн самолетов / самолетов-невидимок" . fighter-planes.com . Проверено 4 сентября 2015 .
  3. ^ «Развитие реактивных и турбинных авиационных двигателей» 4-е издание, Билл Ганстон, 2006, ISBN 0 7509 4477 3 , стр. 160 
  4. ^ "1956-0414 - Полетный архив" . flightglobal.com . Проверено 4 сентября 2015 .
  5. ^ "Английский Электрик - Армстронг Сиддели - Роллс-Ройс Эйвон - 1957 - 0541 - Полетный архив" . flightglobal.com . Проверено 4 сентября 2015 .
  6. ↑ English Electric Aircraft и их предшественники , Стивен Рэнсом и Роберт Фэйрклаф, Putnam, Лондон, 1987, (стр. 227)
  7. ^ "Изображение: tna-air2-17329e53a_02.JPG, (627 × 490 пикселей)" . Nuclear-weapons.info. 2008-08-29 . Проверено 4 сентября 2015 .
  8. ^ "Изображение: ddSy1.jpg, (2711 × 1832 пикселей)" . i.imgur.com . Проверено 4 сентября 2015 .
  9. ^ ТУПОЛЕВ Ту-144, Гордон, Комиссаров и Ригмант 2015, Schiffer Publishing Ltd., ISBN 978-0-7643-4894-5 , стр.248 
  10. ^ The Cutting Age , стр.141.
  11. ^ a b Министерство обороны Франции заказывает еще 59 истребителей Rafale
  12. ^ a b «Eurofighter Typhoon - Luftüberlegenheitsrolle - австрийский сайт Eurofighter на немецком языке» . web.archive.org. Архивировано 15 августа 2009 года . Проверено 4 сентября 2015 .CS1 maint: unfit URL (link)
  13. ^ Эйтон, Марк. «F-22 Raptor». Ежемесячный журнал AirForces, август 2008 г., стр. 75. Дата обращения: 19 июля 2008 г.
  14. ^ "Галерея оружия ВВС США" , стр. 147–155. Журнал Air Force , май 2006 г.
  15. ↑ General Jumper принимает участие в F / A-22 Raptor , af.mil, 13 января 2005 г.
  16. ^ Последний в своем роде. Flightglobal.
  17. ^ "EuroFighter Typhoon" . fighter-planes.com . Проверено 4 сентября 2015 .
  18. ^ "Gripen Supercruises". Gripen International , 21 января 2009 г.
  19. ^ "АЛ-41Ф-1С."
  20. ^ «О ходе испытаний нового российского истребителя Су-35БМ: Наука и техника: Lenta.ru» . lenta.ru . Проверено 4 сентября 2015 .
  21. ^ "Полет на SR-71", полковник Грэм, ВВС США (в отставке), ISBN 978-0-7603-3239-9 , Zenith Press, 2008, стр.132 
  22. ^ a b "Заключительный отчет об исследовании самолета B-70, том III", апрель 1972 г., SD-72-SH-0003, Космический отдел, Североамериканский Роквелл
  23. ^ «Выхлопные сопла с изменяемой геометрией и их влияние на характеристики самолета» Аммер и Панч, General Electric Co., SAE 680295, Общество автомобильных инженеров.
  24. ^ Дженкинс, Деннис Р .; Лэндис, Тони Р .; Уайт, Элвин С .; Фултон, Фитцхью Л. (2005). Валькирия: североамериканский супербомбардировщик Mach 3 . Специальная пресса. п. различные страницы. ISBN  1-58007-072-8.
  25. ^ TO 1B-70 (X) A-1A Приложение к лётному руководству XB-70A стр. A5-4
  26. ^ Советский Spyplanes холодной войны, Каземат, Ефим Гордон стр.70
  27. ^ a b Торнборо, Энтони. TSR2 (специальный аэрогид). Саффолк, Великобритания: специальные публикации, 2005. ISBN 0-946958-46-7 
  28. ^ Потеря империи и поиск роли: Великобритания, США, НАТО и ядерное оружие, 1964-70 К. Стоддарт
  29. ↑ Французское министерство обороны заказывает еще 59 истребителей Rafale , стр.8
  30. ^ "Eurofighter Typhoon - Luftüberlegenheitsrolle" . web.archive.org . 15 августа 2009 г.
  31. ^ «Совершенно превосходный продукт» ( PDF ) . Gripen News : 2 июня 2001 г.
  32. ^ "Gripen Supercruises" (пресс-релиз) . Проверено 4 декабря 2009 .
  33. ^ "F-22 Raptor" . ВВС США .
  34. ^ Karnozov, Владимир (4 сентября 2007). «Сухой представляет« суперкрейсерский »многоцелевой истребитель Су-35-1» . Flightglobal . Архивировано из оригинального 24 августа 2013 года . Проверено 24 апреля 2013 года .
  35. ^ "Каково это было летать и сражаться с F-16N Viper, легендарным хотродом Топгана" . Проверено 17 декабря 2018 .
  36. ^ "Молния | 1963 | 0596 | Архив полетов" .
  37. ^ "Версии F-16 - F-16 XL" . www.f-16.net .
  38. ^ a b Стивенсон, Ричард У. (24 апреля 1991 г.). «ВВС США выбирают дизайн истребителя от Lockheed» - через NYTimes.com.
  39. ^ TO 1B-70 (X) A-1A Приложение к лётному руководству XB-70A, стр. A5-4
  40. ↑ Legacy of the Lightweight Fighter Competition , airforcemag.com, февраль 2017 г.
  41. ^ "Saab 35 Draken" . Saab.com . 2015-12-14 . Проверено 24 марта 2018 . В то время понимание сверхзвуковой авиации было ограниченным, поэтому конфигурация «двойной треугольник» была испытана ранее, в 1952 году, на специально разработанном экспериментальном самолете Saab 210 «Little Dragon». Первый полет был совершен 25 октября 1955 года Бенгтом Олоу, а вскоре после этого, в январе 1956 года, Draken преодолел звуковой барьер во время набора высоты и без форсажа!
  42. ^ Силовая установка , ConcordeSST- описывает полный цикл двигателя Concorde от взлета до приземления, включая отключение подогрева для начала суперкруизной скорости на скорости 1,7 Маха.