CC BY
39
Ж
УДК 629.735.33.015.075
М. В. Желонкин
Полунатурное моделирование ближнего воздушного боя современных истребителей для оценки возможности использования режимов сверхманевренности
Представлены результаты исследований по использованию режимов сверхманевренности в ближнем воздушном бою. Выбран один из типовых маневров, и показана эффективность его применения. Ключевые слова: сверхманевренность, ближний воздушный бой, полунатурное моделирование, боевое применение, маневр «переворот».
Введение
Истребительная авиация в основном используется для ведения воздушного боя, а одной из главных задач подготовки к выполнению боевого применения по воздушным целям считается обучение летного состава использованию вооружения самолета при максимальной реализации его боевых возможностей для поражения противника в воздушном бою в различных условиях метеорологической и тактической обстановки одиночно и в составе группы. Современные истребители поколений 4++ и 5 способны летать в режиме сверхманевренности, т. е. на закритических углах атаки с сохранением дозированного управления, поэтому необходимо обучать летный со-со став использовать возможности самолета. ° Описание маневра «переворот»
Г На основе анализа выполнения боевых ма-01
— невров [1] в ходе ближнего воздушного боя с маневренной целью был выделен маневр «пе-^ реворот», используемый для быстрого изме-Д нения направления полета на 180° с одновре-§ менным уменьшением высоты и увеличением (или сохранением) скорости полета. Перево-о рот применяется в качестве оборонительного ® маневра при уклонении от атаки истребителя, ер при противоракетном и противозенитном ма-
Ф
неврировании. Данный маневр, в силу того что выполняется в режиме пикирования, позволя-| ет сократить расход удельной механической о энергии (энергетической высоты) при про-ш странственном маневрировании самолета [2], см относительно восходящих маневров или ма-^ невров в горизонтальной плоскости. Так как ™ полет в режиме сверхманевренности осущест-
2 _
(П
I! © Желонкин М. В., 2018
вляется на больших углах атаки, что приводит к энергичному торможению самолета, а значит и снижению энергетической высоты, то, следовательно, переворот будет являться маневром, частично компенсирующим ее снижение.
Таким образом, для оценки эффективности применения режимов сверхманевренности был выбран маневр «переворот». Траектория движения при выполнении данного маневра изображена на рис. 1.
Наиболее важной характеристикой, определяющей допустимые условия выполнения переворота, является минимальная потеря высоты за переворот, которая зависит от скорости и высоты ввода, текущей перегрузки, режима работы двигателей самолета.
Определяющее влияние на потерю высоты за переворот имеет текущая перегрузка. Минимальная потеря высоты за переворот достигается при его выполнении с перегрузкой, максимально допустимой по углу атаки, что в значительной степени позволяет раскрыть возможности режима сверхманевренности, с использованием которого полеты стали совершаться на больших углах атаки (более 30°).
При выполнении переворота на скоростях до 900 км/ч и работе двигателей в режиме малого газа минимальная потеря высоты за переворот практически не зависит от скорости ввода, так как с повышением скорости пропорционально возрастает располагаемое значение перегрузки.
С увеличением высоты полета ее минимальная потеря за переворот растет за счет уменьшения располагаемой перегрузки. Из условия сохранения удовлетворительных значений показателей маневренных характеристик самолета максимальная высота выполне-
| ISSN 2542-0542 Вестник Концерна ВКО «Алмаз - Антей» | № 1, 2018
^нач V
' нач
Рис. 1. Траектория движения самолета при выполнении маневра «переворот»
ния маневра «переворот» ограничена 9 км. Увеличение приборной скорости ввода в переворот более 900 км/ч может привести к скачкообразному росту потери высоты за маневр вследствие чрезмерного возрастания скорости на нисходящей части траектории маневра вплоть до выхода самолета в трансзвуковую область скоростей, поэтому с целью безопасности выполнения маневра было наложено ограничение по максимальной скорости Ушах и минимальной высоте полета Нт1п (рис. 2). Ограничение по минимальной скорости ввода в маневр Ут1п является границей области, в которой на всех этапах выполнения маневра самолет обладает достаточной управляемостью. Техника выполнения маневра «переворот»
Маневр «переворот» с использованием режима сверхманевренности осуществляется следующим образом. Перед вводом в переворот устанавливаются заданные режим работы двигателей, скорость и высота. Отклонением ручки управления по крену за I = 2...3 с необ-
Н, км
0 200
/ !
/ /
/ ^inax ^max ' /
- V ■ rmm 1 /
Нуп\п
400
600
800
1000
V, км/ч
Рис. 2. Область выполнения маневра «переворот» на режиме сверхманевренности
ходимо повернуть самолет вокруг продольной оси на 180° и, не фиксируя его в перевернутом положении, взятием ручки управления «на себя» за I = 2...3 с создать заданную перегрузку (угол атаки). В дальнейшем сохранять заданный угол атаки (перегрузку) до достижения предельного значения скорости на нижней восходящей части данного маневра (см. рис. 1). При приборной скорости полета
та
та
s ф
о см
<
I
о та
г
о ^
со та г о.
<и
3
и <и со
см ■ч-ю
с?
см ■ч-ю см
(П (П
Упр = 400 км/ч на больших углах атаки ( а > 35°) отдать ручку управления «от себя» и уменьшить угол атаки до значений, позволяющих совершать полет в эксплуатационной области. Это позволит сохранить необходимое минимальное количество удельной механической энергии для продолжения воздушного боя. В целях движения самолета по заданной траектории при выполнении маневра «переворот» текущая перегрузка не должна превышать значений, представленных на рис. 3.
1000 V, км/ч
Рис. 3. Заданная перегрузка при выполнении маневра «переворот»:
-- Н = 2 км;-- Н = 5 км;-- Н = 9 км
Полунатурное моделирование на комплексе моделирования воздушного боя
С учетом указанных ограничений было выполнено моделирование на комплексе моделирования воздушного боя (КМВБ) [3] фрагмента ближнего воздушного боя, в котором атакующий самолет не имел возможности полета на режиме сверхманевренности [4, 5], а атакуемый (самолет-цель) - имел.
Исследование проводится при:
• исходной дальности между самолетами: 200...1000 м;
• начальной скорости полета: 500... 900 км/ч;
• превышении цели: 0...200 м;
• принижении цели: 0...200 м;
• высоте полета: 2000...9000 м;
• боковом отклонении атакующего: ±300 м.
В ходе эксперимента атакуемый выполнял переворот по траектории (см. рис. 1), а атакующий должен был удержать самолет в
зоне захвата (в области коллимационного авиационного индикатора). В начале моделирования атакующий и атакуемый располагались на определенном расстоянии друг от друга (дальности) при различных начальных высотах и скоростях полета.
В результате полунатурного моделирования фрагмента маневренного воздушного боя (переворота) были определены области (рис. 4, 5), в которых атакуемому самолету за счет использования сверхманевренности удалось уйти из-под атаки и занять более выгодное пространственное положение (рис. 6).
Н, км
10
-^тах /
/ 1 /
I
V • \ /
/ /
/1
/ \ / \ / ч / \ / ч / / 1 / 1/
и . ПИП
о
200 400 600 800 1000 V, км/ч
Рис. 4. Область эффективного выполнения маневра «переворот» на режиме сверхманевренности при дальности между самолетами 1000 м
Н, км
10
Для У /
/ /
!
V ■ гтт V ....... тах ■
/1 / \ / /,
/ \ / \ / \ / ч / / / / / /
М • / лтт /
0
200 400 600 800 1000 V, км/ч
Рис. 5. Область эффективного выполнения маневра переворот на режиме сверхманевренности при дальности между самолетами 500 м
Анализируя полученные области (см. рис. 4, 5), можно сделать вывод, что уменьшение дальности между самолетами (с 1000 до 200 м) приводит к сужению области эффек-
| ISSN 2542-0542 Вестник Концерна ВКО «Алмаз - Антей» | № 1, 2018
Н, м
5000
4500
4000
3500
3000
1
Л
4 ■ 3
,, /л
«О
500
1000
1500
2000 X, м
Рис. 6. Траектории движения самолетов при ведении ближнего воздушного боя
тивного применения оборонительного маневра «переворот». При выполнении полунатурного моделирования оценивалось влияние бокового отклонения, принижения и превышения атакующего самолета относительно цели, при этом было определено, что боковое отклонение до 300 м и превышение (принижение) до 200 м не оказывают существенного влияния на результат воздушного боя. Заключение
В настоящее время в Военно-воздушные силы РФ стали поступать летательные аппараты с отклоняемым вектором тяги, который позволяет осуществлять управляемый полет на закритических углах атаки вплоть до а = = 90° (режимы сверхманевренности). В данной работе показано, как можно повысить эффективность оборонительного маневра «переворот», используя режимы сверхманевренности. Получены области, в которых атакуемому самолету за счет использования сверхманев-
ренности удается уйти из-под атаки и занять более выгодное пространственное положение в ближнем воздушном бою. Список литературы
1. Арапов Г. Е., Желнин В. Н., Желонкин В. И., Желонкин М. В., Ткаченко О. И. Режимы сверхманевренности в ближнем воздушном бою // Сборник научных статей по материалам III Всероссийской научно-практической конференции «Академические Жуковские чтения». 2016. С. 3.
2. Желнин Ю. Н. Устойчивость, управляемость самолета при динамическом выходе на большие закритические углы атаки // ТВФ. 1994. № 1-2. С. 59-66.
3. Арапов Г. Е., Дубов Ю. Б., Желнин В. Н., Желонкин В. И., Желонкин М. В., Ткаченко О. И. Исследование режимов сверхманевренности с использованием пилотажного комплекса ФГУП «ЦАГИ» // Вестник воздушно-космической обороны. 2018. Вып. 17. С. 29-38.
4. Арапов Г. Е., Желнин В. Н., Желонкин М. В. Методика определения на пилотажном стенде границы рационального использования сверхманевренности в воздушном бою // Материалы XXVII научно-технической конференции по аэродинамике. Центральный Аэрогидродинамический институт имени проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). 2016. С. 36.
5. Желонкин М. В. Методика проведения эксперимента на пилотажном стенде для отработки вариантов информационно-интеллектуальной поддержки летчика // XXVI научно-техническая конференция по аэродинамике. 2015. С. 117-118.
Поступила 29.03.18
Желонкин Михаил Владимирович - старший преподаватель кафедры «Аэромеханика, управление и навигация летательных аппаратов» филиала «Стрела» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)».
Область научных интересов: динамика полета, системы управления.
та
та
s ф
| MaTeMaTMKa |
m
Semiempirical simulation of contemporary fighter planes engaging in dogfight in order to estimate the possibility of using supermanoeuvrability modes
The paper presents investigation results concerning employing supermanoeuvrability modes in dogfight. We
selected one of the standard manoeuvres and demonstrated the efficiency of using it.
Keywords: features, supermanoeuvrability, dogfight, semi-empirical simulation, tactical employment, Split S
manoeuvre.
Zhelonkin Mikhail Vladimirovich - Assistant Professor, Department of Aeromechanics, Aircraft Guidance and Navigation, "Strela" Branch, "Moscow Aviation Institute (National Research University)". Science research interests: flight dynamics, guidance systems.
