Су-57 — рождён невидимкой
Мы продолжаем рассказ об истребителе пятого поколения Су-57. В третьей доли речь пойдёт о технологиях малой заметности и силовой установке самолёта.
Предыдущие части:
1. Формула успеха: Су-57=f22+f35
2. Су-57 — полёт с максимальной нагрузкой
Истребитель пятого поколения Су-57 обладает рядышком электродинамических спецхарактеристик, которые делают его лучшим истребителем в мире, важнейшей из них является свойство малой радиолокационной заметности.
Об этом сейчас весьма много говорится, особенно в непосредственном приложении именно к российскому истребителю. Несмотря на то, что реальные цифры эффективной площади рассеяния (ЭПР) — основной составляющей стелс-технологий в радиолокационном поле, никогда не публиковались и эти данные являются государственной тайной, многие «эксперты» необоснованно считают, что на радарах Су-57 будет гораздо немало заметен, чем американский F-22.
Единственным официальным сообщением о величине ЭПР является фраза главного конструктора самолёта Александра Давиденко, где он сравнивает Т-50 и F-22: «У аэроплана F-22 — 0,3-0,4 м². У нас аналогичные требования к заметности».
Спецхарактеристики низкой радиолокационной заметности Су-57 закладывались ещё на этапе проработки концепции будущего самолёта — создании перроны: планера, самолётных систем и силовой установки.
Особая геометрия планера отражает с разных ракурсов сигнал радара в минимальное число курсов и в наименее опасные сектора. Полностью отсутствуют прямые углы, передние и задние кромки крыла, стабилизатора, киля, воздухозаборников, створок люков имеют два-три параллельных курсы. Внутренние и внешние поверхности покрываются радиопоглощающим покрытием, щели и стыки заполняются специальным герметиком.
Также радиополощающее покрытие наносится на фонарь кабины аэроплана. По словам академика РАН, научного руководителя программы разработки спецхарактеристик Т-50 Андрея Лагарькова, в некоторых случаях на остекление фонаря приходится наносить 10-12 слоёв различных покрытий, чтобы обеспечить требуемые характеристики ЭПР и при этом стекло должно оставаться абсолютно прозрачным.
Испытания всех элементов конструкции Су-57 на соответствие спецхарактеристикам проводятся в особой безэховой камере. Здесь на ЭПР могут быть отдельно испытаны крыло, двигатели, воздухозаборники, киль, носовая часть самолёта и отдельно фонарь.
Испытания фонаря кабины проводятся с введённым внутри пластиковым манекеном пилота. «Если покрытие на остекление не нанесено, то в зависимости от того есть ли здесь пилот или нет, эффективная поверхность рассеяния будет различной, — рассказывает Андрей Лагарьков. — Но после того как покрытие нанесено, есть пилот или его нет, разница будет в ничтожную долю децибел».
Испытания фонаря кабины Су-57 на степень ЭПР
Проводя исследования в безэховой камере каждой детали, конструкторы ещё до начала полётов понимают, хватает ли самолёту маскировочных слоёв или надо добавить «краски». Для покрытия используются различные грунтовки и шпаклёвки, но их толщина весьма мала, поэтому специалисты и называют их краской.
Но спецпокрытие наносится не на все детали самолёта. «Можно сделать корпус самолёта из конструкционного радиопоглощающего материала. Подобный путь тоже есть и это будет сделать лучше всего. Но всегда возникает вопрос о прочности», — поясняет академик Лагарьков. Другими словами, за незаметность аэроплану придётся платить своими характеристиками.
Как пример, американский стратегический бомбардировщик B-2. Форма планера — летающее крыло делает его невидимкой для большинства радаров, но не позволяет ни летать на сверхзвуке, ни выполнять фигуры высшего пилотажа.
Американский стелс-бомбардировщик B-2 Spirit
Кроме радиолокационной, кушать ещё и оптическая заметность истребителя. В ГЛИЦ в Ахтубинске проходят испытания Су-57 разной окраски, но уже известно, что у серийных самолётов окраска будет «пиксельной».
Пиксельный вариант был избран далеко не случайно. В ряде экспериментов с обычной военной формой с различными маскировочными узорами: горка, масккостюм образца 1944 года, «партизан» спектр (пиксельный), ОСР, woodland, в приборах ночного видения собственно пиксельный рисунок делал бойца невидимой — он сливался с общим фоном, в то время как бойцов в форме с другими вариантами рисунка можно было приметить.
«Пиксельная окраска даёт эффект размытого контура, что позволяет исказить чёткие границы самолёта», — говорит главный конструктор Су-57, генеральный директор ОКБ Сухого Михаил Стрелец.
Он поясняет, что задачу незаметности на Су-57 решают: конфигурация планера, спецпокрытие фонаря кабины, спецпокрытие на определённых элементах конструкции и окраска. Но как быть с двигателем? Он с головой выдаёт всю эту маскировку самолёта — сопла металлические и пламя никуда не спрячешь…
«Проблема с двигателем, и это тоже одно из требований к самолётам пятого поколения, — это безфорсажный крейсерский сверхзвук, — продолжает Михаил Стрелец. — Он нужен, чтобы снизить инфракрасную заметность аэроплана в крейсерском полёте. С двигателем второго этапа реализуется именно эта концепция, которая позволяет на максимальном режиме обеспечить крейсерский сверхзвуковой полёт».
Взлёт Су-35С на форсаже
Дело в том, что двигатель первого этапа — АЛ-41Ф1 на порядке форсажа выдаёт из сопла струю пламени, которая в инфракрасном диапазоне делает истребитель очень даже хорошо видимым. Двигатель второго этапа позволит раскрутить сверхзвуковую крейсерскую скорость без использования форсажа и, соответственно, из сопел двигателей пламя бить не будет.
С разработкой нового самолёта, как правило, шагает и создание абсолютно нового двигателя для него. «Изделие 30» — такое название носит двигатель для Су-57, разрабатывается он в опытно-конструкторском бюро имени академика Люльки.
Многоопытные образцы двигателей, как и самолёты, строятся в нескольких вариантах — для лётных и стендовых испытаний, последние на самолёт никогда не устанавливаются, а испытываются только на земле. Стендовые испытания «изделия 30» проходят в подмосковном Лыткарино на машиностроительном заводе – филиале ПАО «ОДК-УМПО».
Генеральный конструктор-директор ОКБ им. Люльки Евгений Марчуков повествует, что когда создавался истребитель Су-27, для него было изготовлено несколько десятков опытных двигателей. Для Су-57 всего, включая двигатели для лётных испытаний, выстроено около 20 опытных образцов «изделия 30».
КБ им. Люльки не впервые создаёт новые двигатели. Когда-то здесь были разработаны двухконтурные турбореактивные двигатели АЛ-31Ф для истребителя Су-27. На его основе был создан двигатель АЛ-41Ф, какой планировался к установке на истребитель пятого поколения МиГ-1.44, а также его дальнейшее развитие — двигатель АЛ-41Ф1 со всеракурсным управляемым вектором тяги (УВТ), какой сейчас устанавливается на Су-57, и двигатель АЛ-41Ф1С для истребителя Су-35С.
«Изделие 30» — это абсолютно новый двигатель, он не имеет ничего общего с «изделием 117» или АЛ-41Ф1 — самым нынешним пока ТРДД для российских истребителей.
«Именно в КБ им. Люльки был разработан управляемой вектор тяги. Это истинная правда, — говорит Евгений Марчуков. — В то пора в мире это не очень воспринималось. Говорили: зачем эта акробатика нужна. А сейчас говорят — это сверхманёвренность, это самое главное. Управляемый вектор тяги подаёт безопасность лётчику. Исчезло понятие критических углов атаки, и самолёт стал безопасным. Штопор для самолёта — это полёт, а не падение».
В лётной программе московского авиакосмического салона уже не первоначальный год истребители Су-30СМ, Су-35С и Т-50 демонстрируют эту фигуру высшего пилотажа — плоский штопор. Выход из него выполняется именно за счёт двигателя с УВТ, а не посредством аэродинамических свойств покрывала и его механизации.
Создать новый двигатель иной раз сложнее, чем создать новый самолёт. «Если брать планер, то двигатель конечно сложнее, — продолжает повествовать Евгений Марчуков. — Потому что у планера два крыла, а у нас — 1000 крыльев, каждая лопаточка — это крыло».
Лопатка турбины двигателя второго этапа «изделие 30»
Лопатка турбины на первоначальный взгляд — это обычная стальная пластина, но на самом деле каждая такая лопатка — это произведение искусства. Внутри неё отверстия, каналы, проточки, всё сделано с ювелирной точностью.
На двигателе «изделие 30» с номером «01» была отработана система управления, какая работает при температуре 180 градусов C. «Это температура внутри мотогондолы на больших скоростях, — продолжает генеральный конструктор. — И поскольку электроника такую температуру не содержит, двигатель охлаждается керосином. Внутри мотогондолы специально сделаны каналы, куда подводится керосин».
Евгений Марчуков поясняет, что охлаждать двигатель истребителя вяще нечем. Воздухом не эффективно, воды на самолёте нет, возить её для охлаждения не целесообразно, а керосина — полные баки.
«Изделие 30» обычно называют двигателем пятого поколения. Но Евгений Марчуков находит, что двигатель можно отнести к поколению 5+. «Он опережает немного пятое поколение, потому что главные удельные характеристики этого двигателя — удельная тяга, удельный расход [топлива] и удельный вес отвечают этому поколению [5+]».
Удельная тяга — это отношение тяги двигателя к его весу. Увеличить тягу двигателя и при этом нисколько не увеличив его вес — это наука, сочетающая в себе расчёт и эксперимент.
Первоначальный полёт летающей лаборатории Т-50-2 бортовой номер «052» с двигателем второго этапа «изделие 30». Декабрь 2017 г.
Первый полёт летающей лаборатории Т-50-2 (бортовой 052) с введённым двигателем «изделие 30» был выполнен в декабре 2017 года.
Подготовлено по материалам программы «Военная приёмка» телеканала «Звезда». Фото получены копированием доли экрана при воспроизведении видео передачи.
Продолжение следует