Владимир Ильин - АиВ плюс F-15 и Су-27 История создания, применения и сравнительный анализ
Эти замечания общего характера призваны дать представление о том, сколь трудна и неблагодарна задача сравнения ЛА по их официальным характеристикам. Другое дело – анализировать реальные воздушные бои с участием самолетов- конкурентов в ходе военных конфликтов. В этом случае картина получается близкой к действительности. Но и тут важную роль играют такие не имеющие непосредственного отношения к ЛА факторы, как квалификация пилотов, степень их решимости сражаться, качество работы обеспечивающих служб и т. п. Между «Сухими» и «Иглами» реальных боев пока не было, но, к нашей радости, эти самолеты все же несколько раз встречались в небе в ходе различного рода учебных поединков. Происходило это во время взаимных визитов летчиков России, Украины, Индии и США.
Первый такой визит состоялся в августе 1992 г., когда авиабазу Лэнгли (шт. Вирджиния), где базируется 1-е тактическое истребительное авиакрыло ВВС США, вооруженное тогда F-15C/D, посетили летчики липецкого Центра боевого применения и переучивания летного состава ВВС России: генерал-майор Н. Чага, полковник А. Харчевский и майор Е. Ка- рабасов. Они прилетели на двух строевых Су-27УБ, группа сопровождения прибыла на Ил-76. После дружеской встречи и непродолжительного отдыха Е. Карабасов предложил провести показательный воздушный бой непосредственно над аэродромом Лэнгли в присутствии зрителей. Однако американцы не дали согласия на это слишком милитаристское, по их мнению, шоу. Взамен они предложили провести «совместное маневрирование» в пилотажной зоне над океаном (200 км от берега). По сценарию, сначала F-15D должен был уйти от преследования Су-27УБ, затем самолетам следовало поменяться местами, и уже «Сухой» должен был «сбросить с хвоста» «Игл». В передней кабине Су-27УБ находился Е. Карабасов, в задней – американский летчик. Для наблюдения за ходом поединка вылетел F-15C.
По команде о начале совместного маневрирования «Игл», включив полный форсаж, сразу же попытался оторваться от Су-27УБ, но это оказалось невозможным: используя лишь режим минимального форсажа и максимальную бесфорсажную тягу, Е. Карабасов без труда «висел на хвосте» американца. При этом угол атаки Су-27УБ ни разу не превысил 18*. Как мы помним, в строевых частях угол атаки на Су-27 ограничен 26', то есть в том поединке российский пилот не просто уверенно держал в прицеле F-15D, но у него еще оставался солидный запас по располагаемой перегрузке! После того, как самолеты поменялись местами, Е. Карабасов перевел РУД на полный форсаж и стал уходить от F-15D с энергичным разворотом и набором высоты. «Игл» потянулся следом, но сразу же отстал. Через полтора разворота Су-27УБ вышел в хвост F-15, однако российский летчик ошибся и «сбил» не F-15D, а летевший сзади наблюдатель F-15C. Осознав ошибку, он вскоре поймал в прицел двухместный «Игл». Все дальнейшие попытки американского пилота избавиться от преследования ни к чему не привели. На этом «воздушный бой» закончился.
Итак, в ближнем маневренном бою Су-27 убедительно продемонстрировал полное превосходство над F-15 благодаря меньшим радиусам виражей, большим скорости крена и скороподъемности, лучшим разгонным характеристикам. Заметьте: не максимальная скорость и другие подобные параметры обеспечили эти преимущества, но иные показатели, более глубоко характеризующие ЛА. По словам А. Харчевского, причины столь явной победы Су-27 заключаются в его высокой тяговооруженности: российский самолет набирал скорость по восходящей траектории быстрее, чем F-15. Последнему надо было сначала сделать своеобразную «ступеньку» – пролететь немного по горизонтали, чтобы набрать скорость, а уже затем начать набор высоты. Этим и воспользовались российские летчики, не давая американцам времени для горизонтальных разгонов, сразу увлекали их в вертикальный маневр.
Попробуем более глубоко проанализировать эту версию – рассчитаем тяговооруженность истребителей в том вылете. Поскольку тяга двигателей известна, для этого нам остается прикинуть лишь веса самолетов. Для F-15D: 13240 кгс – вес пустого; плюс 290 кгс – вес снаряжения, включая двух летчиков; плюс 6600 кгс – вес расходуемого топлива (на полет в пилотажную зону и назад с резервом дальности 25%, маневрирование в течение получаса, из них 5 минут на режиме полного форсажа); плюс 150 кгс – вес конструкции ПТБ, т. к. потребное количество топлива превышает вместимость внутренних баков; итого без боевой нагрузки (снарядов к пушке и ракет) взлетный вес F-15D составлял примерно 20330 кгс. На момент начала «совместного маневрирования» ввиду расхода топлива полетный вес уменьшился примерно до 19400 кгс. При определении соответствующих величин для Су-27УБ будем исходить из того, что вес пустого самолета равен 17500 кгс, как это указывается во многих публикациях. Проведя аналогичный расчет для «Сухого», получаем его взлетный вес 24200 кгс, а вес к начешу «боя» – около 23100 кгс.
Если теперь разделить табличные значения тяги двигателей на полученные веса, то легко увидеть, что в начале поединка тяговооруженность Су-27УБ у земли на режиме полного форсажа равнялась 1,08, a F-15D – 1,11, то есть у «Игла» она была больше. Так что версия Харчевского не выдерживает критики. Дело в другом – тяга, приходящаяся на 1 м2 миделе- вого сечения самолета, у Су-27 почти на 20% больше, чем у «Игла» (соответственно, 6330 кгс/мг и 5300 кгс/м2 ). В сочетании с лучшей приемистостью двигателя АЛ-31Ф это и обеспечивает преимущество в разгонных характеристиках. По словам Дэвида Норта, заместителя главного редактора журнала Aviation Week amp; Space Technology, совершившего на Су-27УБ ознакомительный полет на авиасалоне «Фарнборо-90», разгон русского истребителя с 600 км/ч до 1000 км/ч на полном форсаже занимает всего 10 секунд. В своем репортаже Норт особо отмечает хорошую приемистость двигателей «Сухого».
Известно, что степень маневренности самолета численно выражается величиной располагаемой перегрузки, т. е. отношением максимальной развиваемой самолетом подъемной силы к его весу в данный момент. Как мы помним, максимальные располагаемые перегрузки у Су-27 и F-15 равны. Тем не менее, в описанных событиях «Сухой» демонстрировал постоянное преимущество именно в маневре. Значит, дело не в абсолютной величине перегрузки, а в чем-то другом, например, во времени ее достижения. А время это зависит от эффективности, с которой самолет той или иной аэродинамической компоновки способен генерировать подъемную силу. В отличие от конкурента, Су-27 выполнен по интегральной схеме, при которой фюзеляж и крыло образуют единую несущую систему, что обеспечивает высокие значения коэффициента подъемной силы на маневре и низкое сопротивление, особенно на транс- и сверхзвуковых скоростях. Кроме того, интегральная компоновка, характеризующаяся плавным переходом фюзеляжа в крыло, по сравнению с традиционной компоновкой, обеспечивает значительно больший объем внутренних топливных баков и позволяет отказаться от применения ПТБ. Это также положительно сказывается на аэродинамическом качестве Су-27.
Положительные стороны интегральной компоновки «Сухого» значительно усилены ее тщательной отработкой. Так, заостренные корневые наплывы Су-27, в отличие от затупленных наплывов F-15, не только создают положительное приращение несущих свойств на углах атаки больше 10', но и обеспечивают уменьшение пульсации давления на верхней поверхности крыла, которая вызывает тряску самолета и ограничивает его маневренные возможности. Важная особенность Су-27 – крыло с деформированной серединной поверхностью, придающее ему характерный «змееобразный» облик. Это крыло «настроено» на обеспечение максимального аэродинамического качества в середине области маневрирования в ближнем бою. На этих режимах качество деформированного крыла в 1,5 раза превышает качество плоского крыла, причем выигрыш имеет место в довольно широком диапазоне углов атаки. Что же касается максимального аэродинамического качества самолета в целом, то известно, что при М=0,9 качество F-15А может достигать максимум 10, а Су-27 -11,6, что является рекордным показателем для истребителей четвертого поколения. Таким образом, аэродинамическая компоновка Су-27 обеспечивает не только возрастание подъемной силы, но и снижение сопротивления, что положительно влияет на разгонные характеристики самолета.
Хочется еще раз подчеркнуть, что лучшие маневренные характеристики Су-27 по сравнению с F-15 достигнуты за счет лучшей аэродинамической компоновки, а не снижением нагрузки на несущую площадь. Это доказывают простые вычисления удельной нагрузки на несущую поверхность (ввиду того, что для обоих самолетов фюзеляж и оперение играют существенную роль в создании подъемной силы, полетный вес будем относить не к площади крыла, а ко всей площади их плановых проекций, которые вычислим по приведенным в книге чертежам). Получаем, что в начале поединка нагрузка на плановую проекцию Су-27УБ составляла 220 кгс/м2 , a F-15D – 205 кгс/м2 , то есть практически столько же (разница порядка погрешности вычислений).
