«Файтинг-Фолкон» F-16 фирмы «Дженерал дайнемикс»- одноместный легкий истребитель-США, 1974 г.

Рис. 2.177. Истребитель F-16 (опытный образец).

История создания. В рамках концепции истребительной авиации командование ВВС США уточнило тактико-технические требования к легкому истребителю-перехватчику LWF (Light-weight Fighter), который должен сочетать достоинства сложного и дорогого самолета «Игл» F-15 с дешевизной и простотой обслуживания. 18.02.1972 г. был объявлен конкурс, в котором приняли участие пять фирм («Дженерал дайнемикс», «Нортроп», «Боинг», «Локхид» и LTV- Аэроспейс»). К участию во втором туре были допущены фирмы «Дженерал дайнемикс» и «Нортроп», с которыми 14.04.1972 г. был подписан контракт на строительство двух опытных образцов, обозначенных соответственно YF-16 и YF-17. Исходя из предпосылки, что новый самолет должен характеризоваться минимально возможной взлетной массой, отличной аэродинамикой и управляемостью при сравнительно коротком времени разработки и строительства опытного образца, первая фирма разработала модель 401. Было решено, что облет опытного образца должен состояться спустя 22 месяца со дня начала работ по его созданию. Для уменьшения стоимости опытно-конструкторских работ в проекте использовались многочисленные конструктивные решения, ранее использованные в других самолетах (как сверхзвуковых F-lll, SR-71, F-5, F-15, так и околозвуковых «Интрудер» А-6 и «Корсар» II А-7). Это позволило разработчикам отказаться от строительства макета и планера для проведения статических испытаний.

Облет первого опытного образца самолета был осуществлен 2.02.1974 г., а второго -9.05.1974 г. На первом опытном образце уже 11 марта на высоте 12100 м была достигнута скорость, в два раза превышающая скорость звука. До конца 1974 г. проводились сопоставительные испытания опытных образцов YF-16 и YF-17, в результате которых в январе 1975 г. самолет YF-16 был подготовлен к серийному производству. 9.04.1975 г. был заключен контракт на строительство шести предсерийных самолетов F-16A и двух самолетов F-16B. ВВС США заказали 1388 самолетов. В октябре 1976 г. поступил заказ на 160 самолетов от Ирана (аннулированный в 1979 г.), а в 1978 г.-на 75 самолетов от Израиля. Облет первого предсерийного самолета F-16A состоялся 8.12.1976 г., F-16B-8.08.1977 г., а серийного F-16A-7.08. 1978 г.

Во второй половине 1975 г. самолет F-16 стал объектом так называемого контракта столетия, победив в соперничестве с западноевропейскими самолетами «Мираж» F.1E и «Вигген». Несколько государств-членов НАТО 7.07.1975 г. выбрали F-16 в качестве преемника самолета F-104G и предварительно заказали 348 самолетов (116-Бельгия, 58-Дания, 102-Голландия и 72-Норвегия). В этой ситуации (в соответствии с западноевропейской концепцией многоцелевого самолета) фирма приступила к созданию на базе F-16 модификации истребителя-бомбардировщика F-16E. В 1977 г. самолет был приспособлен для транспортировки ядерного оружия и было начато лицензионное производство. Первый самолет, выпущенный бельгийской фирмой SABCA, был облетан 11.12.1978 г.

Разработка и строительство двух опытных образцов стоили около 38 млн. долл. В 1980 г. единичная цена самолета составила (с учетом инфляции) 6,7-8 млн. долл. В процессе опытно- конструкторских работ были проведены аэродинамические испытания моделей 78 конфигураций. На это было затрачено 3700 ч, из которых 2500 ч заняли испытания при околозвуковых скоростях с целью улучшения характеристик маневренности при больших углах атаки. В результате проведенных исследований был разработан усовершенствованный вариант самолета YF-16CCV. Он был облетан 24.03.1976 г. и отличался от своего прототипа использованием переднего управляемого оперения, необходимого для осуществления плоскопараллельного полета (перемещение вверх-вниз без изменения угла атаки и вбок без виража). Плоскости дополнительного оперения расположены в носовой части фюзеляжа и включены в состав системы активного управления.

Рис. 2.178. Двухместная учебно-боевая модификация F-16B.

Высокие летно-технические характеристики (особенно в диапазоне 0,6-1,2 M и на высотах до 7000 м) удалось получить посредством облегчения конструкции самолета (в основном за счет применения композиционных материалов и миниатюризации оборудования), высокой тяговооруженности и автоматически управляемой механизации крыла. По скороподъемности и разгонным характеристикам F-16 превосходит другие самолеты этого класса, в частности «Мираж» F.l, F-104 и «Вигген» J37, и обладает в 1,5-2 раза меньшим радиусом разворота. Отклоненное назад кресло пилота вместе с высокопрочной конструкцией планера позволяют осуществлять маневры с перегрузкой до 9. Учебные бои F-16 с самолетами Т-38, F-100, F-104 и F-105 показали его превосходство в различных ситуациях, а в боях с F-15 самолет показал сходные характеристики.

Описание самолета. F-16 представляет собой моноплан классической схемы со среднерасположенным многолонжеронным крылом, состоящим из двух частей: основной (трапецеидальной формы с прямолинейной передней кромкой) и центропланной части с удлиненным наплывом, имеющим криволинейную переднюю кромку. Применение наплыва (исследовано ~ 50 различных конфигураций) и плавного сочленения крыла и фюзеляжа с плоской нижней частью позволило создать несущую поверхность с небольшим удлинением, которая может эффективно работать на углах атаки, превышающих критический для основной трапециевидной части крыла. Это вместе с механизацией крыла обеспечивает устойчивость и управляемость самолета при углах атаки до ~ 30°. Максимальный коэффициент подъемной силы при этом составляет ~ 1,9. Увеличение за счет наплыва несущей поверхности на 10% позволяет увеличить подъемную силу при высокой полетной скорости на 50%. Выполненные из профилей NACA 64А-204 основные трапециевидные части крыла имеют угол стреловидности передней кромки 40° и прямую заднюю кромку. Механизация крыла состоит из носовых щитков (вдоль всего размаха) и зависающих элеронов, занимающих около 2/3 размаха консолей. Носовые щитки с хордой, составляющей 30% концевой и 18% корневой хорды крыла, и зависающие элероны (первые отклоняются на 25°, а вторые-на 20°) при взлете и посадке управляются вручную, а во время полета – автоматически, обеспечивая изменение кривизны профиля крыла в зависимости от числа Маха и угла атаки.

Управление самолетом осуществляется с помощью зависающих элеронов, управляемого дифференциального стабилизатора и классического вертикального оперения, дополненного двумя подфюзеляжными килями. При полетах со сверхзвуковыми скоростями горизонтальное оперение создает дополнительную подъемную силу. F-16, по всей вероятности, является первым самолетом, спроектированным с самого начала с цифровой электродистанционной системой управления и полностью использующим преимущества автоматического активного управления. Управление креном и тангажом осуществляется с помощью рукоятки, расположенной на правом подлокотнике катапультируемого сиденья, которая с помощью четырехкратно резервированной электрической системы соединяется с исполнительными механизмами. Иными словами, в самолете не используется обычная ручка управления и механическая трансмиссия, соединяющая рукоятку с управляемыми рулями.

Освободившееся место между коленями пилота используется для размещения выдвижного приборного щитка. Управление самолетом осуществляется по сигналам, величина которых определяется усилием пилота на рукоятке управления, а не амплитудой ее отклонения. При снятии усилия рукоятка автоматически возвращается в нейтральное положение. В системе управления используется ЭВМ, которая оптимизирует пилотирование и ограничивает маневры, не допуская потерю управляемости, превышение угла атаки более 25,3° и перегрузки больше 9.

Сплюснутый снизу фюзеляж состоит из носовой части с кабиной пилота (в модификации F-16B пространство для второй кабины выделяется за счет уменьшения емкости топливного бака) и главной части. Фюзеляж выполнен в соответствии с правилом площадей. Кабина оснащена бескаркасным, выступающим за обводы фюзеляжа каплевидным фонарем, откидываемым вверх-назад, обеспечивающим обзор на 360° в горизонтальной плоскости и вниз под углом 15°. Катапультируемое сиденье позволяет покидать кабину на нулевой высоте и в диапазоне скоростей от 0 до 1100 км/ч. Для уменьшения воспринимаемых пилотом перегрузок во время полета кресло пилота наклонено под углом 30° (обычно принимается угол наклона в диапазоне 13-18°). Хвостовая часть фюзеляжа заканчивается четырехсекционными тормозными щитками, отклоняемыми вверх и вниз на 60°. Шасси – трехстоечное, с одинарными колесами. Передняя стойка шасси убирается назад (при одновременном повороте колеса на 90°), а главные – вперед. Главные стойки крепятся к фюзеляжу и убираются вовнутрь. Около 80% деталей шасси взаимозаменяемы.

Рис. 2.179. Проекции истребителя YF-16.

Конструкция планера рассчитывалась на эксплуатацию в течение 15 лет и возможность последующей модификации в случае необходимости. В связи с этим планер имеет модульную конструкцию, которая позволяет производить замену отдельных узлов на новые. 80,1% массы планера составляют детали из сплавов алюминия, 4%-из стали, 3,7%-из сплавов титана, 3,4%-из композитов и 8,8%-из других материалов. При массе 10 205 кг он рассчитан на эксплуатационную перегрузку 9,0.

Самолет оборудован системой управления огнем, в состав которой входят импульсная доплеровская РЛС, подсистема отображения информации на лобовом стекле, вычислитель и пульт управления пушкой и ракетами. В режиме обзора РЛС обеспечивает сканирование пространства в пределах 120°-го телесного угла передней полусферы. При ведении боя РЛС осуществляет захват и сопровождение ближайшей цели, передавая соответствующую информацию в вычислитель. Результаты расчетов (азимут, дальность, скорость, угол места) высвечиваются проекционным способом на лобовом стекле фонаря.

Двигательная установка. На самолете используется турбовентиляторный двигатель F-100-PW-100 (серия № 3) фирмы «Пратт-Уит- ни», взаимозаменяемый с двигателем самолета F-15. Он развивает тягу 63,94 кН (6520 кГ) без форсирования и 111,21 кН (11 340 кГ) с форсированием. Воздухозаборник расположен под фюзеляжем; при такой компоновке упрощается контур фюзеляжа и уменьшается длина воздушного канала (по сравнению с лобовым воздухозаборником), а также исключаются проблемы интерференции с крылом (в случае боковых воздухозаборников). На входе в подфюзеляжный воздухозаборник обеспечивается также равномерное распределение скоростей потока независимо от положения самолета в воздухе, так как плоская нижняя часть фюзеляжа перед заборником служит для него своего рода направляющей. Вероятность попадания в воздухозаборник инородных тел во время разбега (пробега) самолета по ВПП исключается путем размещения воздухозаборника перед передней стойкой шасси. Воздухозаборник не регулируется и рассчитан на скорость, соответствующую условиям воздушного боя (0,8 › M › 1,2). Внутренняя топливная система емкостью 3145 кг (у самолета F-16A) оборудована топливоприемником дозаправки в полете (расположенным за фонарем кабины). Она может быть дополнена подвесными топливными баками.

Вооружение. Стационарное вооружение самолета состоит из пушки М61A1 «Вулкан» калибра 20 мм, установленной в фюзеляже, с левой стороны кабины. Боезапас-515 снарядов. Девять узлов внешних подвесок могут нести различное вооружение массой 6894 кг с уменьшенным или 4763 кг с полным запасом топлива, в том числе ракеты «Сайдуиндер», «Сперроу», «Мейверик» AGM 65Е, малокалиберные бомбы. Однако штатным вооружением считаются две ракеты «Сайдуиндер», подвешиваемые на торцевых замках крыла.

Размах крыла, м 9,14 9,45

Длина, м 14,17 14,52

Высота, м 4,95 5,01

Площадь несущей поверхности, м2 26,01 27,87

Масса пустого самолета, кг … 6607

Взлетная масса (ном./макс.), кг 9797/ 10205/ /12247 /15 500

Грузоподъемность, кг 5216 6894

Емкость внутренних топливных баков, кг … 3162

Удельная нагрузка на крыло (ном./макс.), кг/м2 377/471 366/537

Отношение массы самолета (ном./макс.) к тяге при форсировании, кг/даН 0,87/1,10 0,92/1,40

Максимальное число Маха 1,95 2,0

Максимальная скорость на высоте 12 200 м, км/ч 2124

Вертикальная скорость, м/с 213

Практический потолок, м 15240 15240

Максимальная дальность (перегоночная), км 3705

Радиус действия, км 547 925

Длина разбега, м 533

Длина пробега, м 808