Preview

Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей»

Расширенный поиск

Полунатурное моделирование ближнего воздушного боя современных истребителей для оценки возможности использования режимов сверхманевренности

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты исследований по использованию режимов сверхманевренности в ближнем воздушном бою. Выбран один из типовых маневров, и показана эффективность его применения.

Для цитирования:


Желонкин М.В. Полунатурное моделирование ближнего воздушного боя современных истребителей для оценки возможности использования режимов сверхманевренности. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2018;(1):100-104.

For citation:


Zhelonkin M.V. Semiempirical simulation of contemporary fighter planes engaging in dogfight in order to estimate the possibility of using supermanoeuvrability modes. Journal of «Almaz – Antey» Air and Defence Corporation. 2018;(1):100-104. (In Russ.)

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 со­став использовать возможности самолета.

Описание маневра «переворот»

На основе анализа выполнения боевых ма­невров [1] в ходе ближнего воздушного боя с маневренной целью был выделен маневр «пе­реворот», используемый для быстрого изме­нения направления полета на 180° с одновре­менным уменьшением высоты и увеличением (или сохранением) скорости полета. Перево­рот применяется в качестве оборонительного маневра при уклонении от атаки истребителя, при противоракетном и противозенитном ма­неврировании. Данный маневр, в силу того что выполняется в режиме пикирования, позволя­ет сократить расход удельной механической энергии (энергетической высоты) при про­странственном маневрировании самолета [2], относительно восходящих маневров или ма­невров в горизонтальной плоскости. Так как полет в режиме сверхманевренности осущест­вляется 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.

 

Рис. 1. Траектория движения самолета при выполнении маневра «переворот»

 

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 выполнения 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 Vmax и минимальной высоте полета Hmin (рис. 2). Ограничение по минимальной скорости ввода в маневр Vmin является границей области, в ко­торой на всех этапах выполнения маневра са­молет обладает достаточной управляемостью. 

 

Рис. 2. Область выполнения маневра «переворот» на режиме сверхманевренности

 

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 t = 2...3 с необходимо повернуть самолет вокруг продоль­ной оси на 180° и, не фиксируя его в перевер­нутом положении, взятием ручки управления «на себя» за t = 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 Vnp = 400 км/ч на больших углах атаки ( α > 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.

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: ..1000 м;
  • начальной скорости полета: .. 900 км/ч;
  • превышении цели: ..200 м;
  • принижении цели: ..200 м;
  • высоте полета: ..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).

 

Рис. 4. Область эффективного выполнения маневра «переворот» на режиме сверхманевренности при дальности между самолетами 1000 м

 

 

Рис. 5. Область эффективного выполнения маневра переворот на режиме сверхманевренности при даль­ности между самолетами 500 м

 

 

Рис. 6. Траектории движения самолетов при ведении ближнего воздушного боя

 

Анализируя полученные области (см. рис. 4, 5), можно сделать вывод, что уменьше­ние дальности между самолетами (с 1000 до 200 м) приводит к сужению области эффективного 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 α = 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 сверхманевренности 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.


Об авторе

М. В. Желонкин
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»
Россия


Для цитирования:


Желонкин М.В. Полунатурное моделирование ближнего воздушного боя современных истребителей для оценки возможности использования режимов сверхманевренности. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2018;(1):100-104.

For citation:


Zhelonkin M.V. Semiempirical simulation of contemporary fighter planes engaging in dogfight in order to estimate the possibility of using supermanoeuvrability modes. Journal of «Almaz – Antey» Air and Defence Corporation. 2018;(1):100-104. (In Russ.)

Просмотров: 47


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2542-0542 (Print)