НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Новые варианты размещения

 вооружения на малозаметных летательных аппаратах

Недогарок Антон Александрович

Богородская гимназия, г. Ногинск, 10 класс

Цель работы

Снижение заметности, улучшение аэродинамики боевых летательных аппаратов, экономия массы и объема при внутреннем размещении вооружения.

Проблема снижения заметности летательных аппаратов (ЛА) возникла еще в Первую Мировую войну. Военные пытались сделать менее шумные и менее оптически заметные самолеты. С середины 20-го века основными средствами обнаружения ЛА стали радиолокация и теплопеленгация.

Пионерами в разработке ЛА, малозаметных в радиолокационном (РЛ) диапазоне, стали Англия и Германия в ходе Второй Мировой войны. Американские инженеры начали работы над  технологией снижения радиолокационной и тепловой заметности «Стелс» («Stealth» - незаметно, украдкой) в конце 50-х гг.

Сейчас широко известны их самолеты F-117 (штурмовик, фирма «Локхид-Мартин»), B-2 (бомбардировщик, «Нортроп – Грумман»), F-22 (истребитель, «Локхид-Мартин») и т.д., а также вертолет RAH-66 «Команч» («Боинг», «Сикорский»).

Русские конструкторы начали работы над данной проблемой позже, первый малозаметный экспериментальный самолет построили на базе истребителя МиГ-23 в 1983г, и сразу же превзошли зарубежных конструкторов [1].

Опытные российские самолеты С-37 (ОКБ им. П.О. Сухого) и МФИ (ОКБ им. А.И.Микояна) прототипы истребителей 5-го поколения, а также вертолет Ка-58 «Черный призрак» (ОКБ им. Камова).

Радиолокационная заметность характеризуется эффективной площадью рассеивания (ЭПР). ЭПР истребителя, разработанного в 60-х –70-х гг., обычно составляет около 3м². ЭПР истребителя, построенного с технологией «Стелс», около 0,05м². Это достигается различными средствами: особым ориентированием поверхностей обшивки ЛА, защитой двигателя от облучения изгибами воздухозаборника, нанесением специальных покрытий. Главное, чтобы радиоволны не отражались в сторону радара, а поглощались бы, или отражались в другую сторону.

Сильными отражающими элементами на ЛА являются стыки и щели в обшивке (для уменьшения отражения их делают пилообразными), а также бомбы и ракеты, поэтому их размещают  во внутренних грузоотсеках. Но в атаке створки грузоотсеков открываются и увеличивают ЭПР, портят аэродинамику ЛА.

Кроме того, внутренние объемы ЛА ограничены и не позволяют разместить большой боезапас. [2]

Предлагаю технические решения, связанные с размещением вооружения на малозаметных самолетах и вертолетах.

1. Совмещение функции бомбоотсека и ниши шасси

Сейчас на самолетах и вертолетах каждая стойка шасси (их обычно три) убирается в особый отсек – нишу шасси, со створками. Я предлагаю размещать две основные стойки шасси в полуутопленном положении вдоль стенок грузоотсеков. Выпускаться стойка будет через бомболюк. При этом часть бомбовой нагрузки будет вывешиваться за борт на бомбодержателях, чтобы освободить пространство для движения стойки (так же держатели будут работать в атаке и на земле, при загрузке). На стоянке выпущенные стойки шасси не будут мешать загрузке вооружения (рис.1, бомбодержатели не показаны).

Рис. 1.

Достоинство данной конструкции:

1.      Так как шасси будет выпускаться через бомболюк, то становятся лишними специальные створки шасси, и уменьшается количество щелей на обшивке сильноотражающих элементов.

2.      Экономятся внутренние объемы (в полуутопленном положении в бомбоотсеке шасси разместится компактнее, чем в коробчатых нишах).

3.      Экономится около 500-700 кг массы (становятся лишними приводы створок шасси, крепления створок и стенки ниши).

4.      Работа бомбодержателей на взлете может послужить проверкой их работоспособности перед боем.

5.      Так как бомбоотсек обычно глубже, чем ниша шасси, то амортизатор шасси будет иметь более длинный ход и лучше смягчит удары на взлете/ посадке.

Условие: грузоотсеки, содержащие шасси, должны быть разнесены по ширине, чтобы обеспечить достаточное расстояние между стойками.

Недостатки:

1.      Сложная механизация бомбодержателей.

2.      Невозможность выпуска шасси при отказе бомбодержателей (устранимо, если сделать их сбрасываемыми, или применить резервные приводы).

Так как экономится объем, то створки отсека можно сделать раздвижными внутрь корпуса (рис.1).

Их достоинства (по сравнению со створками, открывающимися вниз):

1.      В открытом положении такие створки меньше увеличивают РЛ заметность и меньше портят аэродинамику.

2.      Появляется возможность открывать створки регулируемо, на величину, необходимую для применения конкретного вида вооружения (а чем меньше раскроется люк, тем меньше портятся характеристики ЛА). Обычные же створки должны раскрыться целиком.

3.      Запирать эти створки можно, повысив давление в грузоотсеке. Оно плотно прижмет створки. Не нужны мощные (и тяжелые) приводы для работы створок.

4.      Створки будут закреплены прочнее обычных, поэтому их можно сделать бронированными.

Конструкция таких створок подобна конструкции сдвижных дверей в автомобилях.

Объединение грузоотсека с нишей шасси (и применение новых створок) возможно на современных истребителях, штурмовиках и вертолетах. На этих машинах ниши основных стоек шасси и грузоотсек находятся обычно на одном уровне по длине ЛА, и их объединение мало повлияет на центр масс, а вокруг ниши передней стойки (если есть необходимость) можно сформировать отсек для размещения легких и компактных ракет ближнего боя.

2. Размещение ракет с тепловой головкой самонаведения (ТГСН)

во входе канала воздухозаборника

Применение ракет с ТГСН имеет специфику: перед пуском ракета должна сама «увидеть» цель. При наружной подвеске ракет это обеспечивается просто, а при внутреннем размещении ракета на креплении выносится из грузоотсека и засекает цель, при этом створки открыты, ЭПР увеличивается и портится аэродинамика [3].

Я предлагаю размещать ракеты с ТГСН во входе канала воздухозаборника, в полуутопленном положении на обшивке (конформно) (рис.2):

В таком положении ГСН ракеты сможет постоянно просматривать переднюю полусферу, а от облучения радаром ракета будет защищаться стенкой воздухозаборника.

Основные трудности – защита двигателя ЛА от выхлопа ракеты и облегчение загрузки ракет на пусковые установки. Защитить двигатель ЛА можно, если применить стартовый двигатель и трубчатую пусковую установку (ПУ). В трубчатой ПУ будут размещаться хвостовая часть ракеты и шашка стартового двигателя, которая при пуске будет сгорать в пределах трубы, отстреливать ракету, а газы будут отводиться наружу по специальным каналам. Такая схема пуска используется в ручных противотанковых гранатометах. С помощью пиротехнического патрона ракета направится под углом вниз или вверх от корпуса ЛА, и ее маршевый двигатель включится вне зоны действия воздухозаборника (рис.2). Введение стартового двигателя позволит сделать маршевый двигатель ракеты легче.

Рис. 2.

Достоинства:

1.      Постоянная готовность к пуску.

2.      Снижение РЛ заметности.

3.      Экономия объема и места.

Недостаток: трудность загрузки (устранимо, если применить ПУ, выдвигающуюся при загрузке).

Поперечное сечение воздухозаборника одного двигателя на истребителе примерно равно 1,2х1,2 м, а размах оперения ракет ближнего боя и промежуточной дальности с ТГСН около 0,5х0,5 м. Это позволит разместить в одном воздухозаборнике до трех ракет. Канал отвода газов стартового двигателя с ПУ на рис.2 показан схематически, на  деле его можно сделать компактнее.

Список литературы:

1.      Ильин В.Е. МиГ-23, «Мираж F-1», «Вигген». Истребители третьего поколения. – М.: ООО «Издательство Астрель»; ООО «Издательство АСТ», 2002.

2.      Ильин В.Е., Левин М.А. «Бомбардировщики». – М.: Виктория, АСТ, 1997.

3.      Кудишин И.В. F-22 «Рэптор» и JSF. Американские истребители пятого поколения. – М.: ООО «Издательство Астрель»; ООО «Издательство АСТ», 2002.