Авиация и космонавтика 2015 09

Схема взаимодействия вихрей тандемно расположенных треугольных крыльев

Общая компоновочная схема самолета «Вигтен»

Особенности аэродинамической компоновки «Виггена»

Целесообразно сказать несколько слов о конструктивных решениях выбранной аэродинамической схемы и тех преимуществах, которые они дают. Исходя из концепции боевого применения перспективного ударного самолета, предполагалось его использование на малых и предельно малых высотах при скоростях порядка М=0,9-1 с целью затруднения обнаружения и перехвата. Полет на малой высоте в условиях турбуленции связан с большими механическими нагрузками на планер, а также высокой физической и психологической усталостью пилота. Треугольное крыло относительно малого удлинения с большой удельной нагрузкой позволило обеспечить низкую чувствительность самолета к вертикальным порывам ветра. Особенности крыла со стреловидностью более 60 были хорошо изучены при проектировании самолета Saab 35. На треугольных крыльях большой стреловидности поток отрывается от передней кромки при очень малых углах атаки, но вместо срывного турбулентного течения у передней кромки образуется вихрь. Если стреловидность крыла по передней кромке достаточно велика, то вихрь становится устойчивым и его интенсивность непрерывно увеличивается с ростом угла атаки до достаточно больших величин. Пониженное давление в зоне вихря значительно увеличивает подъемную силу крыла.

При тандемной аэродинамической схеме обеспечивается благоприятное взаимодействие вихревых жгутов переднего крыла и зоны пониженного давления над основным крылом, таким образом получается оптимальная аэродинамическая конфигурация с большой подъемной силой, сохраняющая продольную устойчивость вплоть до угла атаки около 30°. Исследования, проведенные в аэродинамической трубе, позволили найти оптимальное положение и угол установки переднего крыла для получения максимальной подъемной силы при сохранении продольной устойчивости при больших углах атаки. Одновременное отклонение вниз закрылков переднего крыла и элевонов основного крыла обеспечило требуемые взлетно-посадочные характеристики при значительно меньшей площади несущей поверхности в сравнении с самолетами обычной схемы с треугольными крыльями. Кроме посадочного режима, закрылки используются в полете для триммирования самолета. Излом по передней кромке основного крыла позволил увеличить суммарный коэффициент подъемной силы за счет оптимального взаимодействия вихрей переднего и основного крыла.

Первый прототип 37-1, сфотографированный в ноябре 1966 г. в Линчёпинге. Переднее крыло имеет заметную V-образность. На киле установлена камера для регистрации характера обтекания крыла на различных углах атаки

Два прототипа 37-2 и 37-3, сфотографированные на ранней стадии летных испытаний в 1968 г. Хорошо заметна передняя кромка крыла без выступа. На фюзеляжном пилоне установлен контейнер с тестовым оборудованием MUNK 11

Прототип 37-4 с измененным крылом. Обратите внимание на носовую камеру, предназначенную для регистрации отделения подвесного вооружения. На нижней поверхности фюзеляжа расположены два круглых воздухозаборника системы кондиционирования кабины и охлаждения электронного оборудования.

Проектирование

Конструкция самолета всегда является результатом компромисса в стремлении проектировщиков удовлетворить таким противоречивым требованиям, как малый вес, большой срок службы, простота обслуживания, хорошая ремонтопригодность и высокие аэродинамические характеристики. Исходя из экономических соображений на основе одного планера создавалось целое семейство самолетов, способных решать бомбардировочные, истребительные и разведывательные задачи. Для обеспечения возможности посадки на ВПП длиной не более 500 м и специально подготовленные участки автомобильных дорог было решено оснастить самолет устройством реверса тяги. Отдельно прорабатывалась прочная конструкция шасси с большим ходом амортизатора для посадки с большой вертикальной скоростью (посадка без выравнивания по-авианосному).

Для уменьшения стоимости и упрощения конструкции было принято решение отказаться от многорежимного воздухозаборника двигателя. На всех вариантах «Виггена» использовался нерегулируемый воздухозаборник с малой длиной воздушного канала, оптимизированный для полетов с околозвуковой скоростью на малых и средних высотах. От закрылка со сдувом пограничного слоя тоже отказались, посчитав, что достигаемый эффект слишком мал и не оправдывает усложнение конструкции.

С самого начала проектирования проводился весовой контроль и ряд мероприятий, направленных на уменьшение веса планера. Использование ЭВМ и специально разработанных программ позволило осуществлять детальный анализ напряжений в конструкции. Распределение толщины крыла вдоль хорд было выполнено таким образом, чтобы удовлетворить требованиям к жесткости при минимально возможной толщине обшивки крыла. Для уменьшения веса деталей, сделанных из листового материала, широко применялось химическое фрезерование. Теплостойкие клеевые соединения и панели с сотовым заполнителем широко использовались в конструкции основного крыла,закрылков, центральной части фюзеляжа, поверхностей управления,створок шасси.

Одной из особенностей нового самолета было то, что он проектировался с учетом обеспечения высокой эксплуатационной готовности при минимальном техническом обслуживании. Наиболее важными особенностями конструкции и систем самолета, с точки зрения технического обслуживания, являются следующие:

– почти 25% поверхности планера занимают эксплуатационные лючки для облегчения доступа к самолетным системам и агрегатам;

– системы самолета логически объединены в группы для обеспечения быстрого обнаружения и устранения неисправностей;

– широко использовались модульные сменные электронные блоки, которые заменялись без дополнительных регулировок после установки;

– полная проверка систем осуществлялась комплектом мобильного тестового оборудования, подключаемого при помощи специального разъема;

– все точки обслуживания самолета доступны с земли без помощи каких-либо платформ или стремянок;

– применена централизованная система заправки топливом под давлением;

– заправка гидравлической жидкостью, маслом и другими компонентами осуществлялись одним человеком с помощью портативного агрегата.

Встроенные бортовые системы контроля, в сочетании с наземными автоматизированными стендами, позволили уменьшить время проверки работоспособности систем самолета на 30% по сравнению с истребителем «Дракен». В целях уменьшения времени подготовки к взлету по тревоге была предусмотрена возможность поддержания самолета в состоянии высокой боевой готовности в течение длительного времени. При этом обеспечивалось питание электрического оборудования от наземного источника и снабжение кондиционированным воздухом кабины и электронных блоков.

Прототип 37-1, сфотографированный в феврале 1967 г. Переднее крыло уже без поперечного V. На самолете установлена длинная инструментальная штанга, нанесены опознавательные знаки, размещена маркировка Saab 37-1 на киле и изображение громовержца на воздухозаборнике

Прототипы

Первое публичное заявление о проекте Fpl 37 было сделано в декабре 1961 г. Футуристический вид нового самолета не оставил равнодушными авиационных специалистов во всем мире.

Макетный образец «37-0* был продемонстрирован 4 апреля 1965 г. Первый из восьми построенных прототипов «Виггена» 37-1 покинул сборочный цех завода в Линчепинге 24 ноября 1966 г. После нескольких месяцев кропотливой доводки и проверки систем шеф-пилот фирмы Saab Эрик Дахлстром впервые поднял 37-1 в воздух. Никаких «сюрпризов» и технических проблем в первом полете, длившемся 43 мин, не возникло.

Линейка прототипов Saab 37, сфотографированная на территории испытательного центра в Линчепинге в апреле 1969 г. На переднем плане 37-6 – предсерийный образец AJ 37. Самолет без маркировки – 37-5. Обратите внимание, прототип 37-1 уже получил характерный «горб» перед килем, позднее ставший стандартным для всех вариантов «Виггена»

Отзыв пилота о новой машине был самый благоприятный, по заявлению Эрика, она оказалась проста в управлении, как легкий спортивный самолет.

Последующая напряженная программа летных испытаний стала своеобразным «моментом истины», определяющим соответствие летных характеристик нового самолета требованиям ВВС. Необходимо было определить характеристики устойчивости и управляемости на малых скоростях, оценить работу самолетных систем и отработать методику посадки с большими углами атаки.