Без учебных самолетов невозможно готовить пилотов. Когда-то это были По‑2, сегодня — Як-130 и чешский L-39. Однако Як-130 — учебно-боевой самолет, поэтому сложен и дорог, как всякая боевая техника. А L-39, сконструированный в конце 1960-х, на сегодняшний день бесконечно морально устарел. Чему будущие пилоты самолетов четвертого и пятого поколения могут научиться на технике середины прошлого века? Современный учебный или спортивный самолет, который требуется не только курсантам, но и спортсменам и частным пилотам, должен обладать тремя качествами: доступностью, безопасностью и сверхманевренностью. Под последним понимается способность сохранять устойчивость и управляемость на закритических углах атаки с высокими перегрузками, что обеспечивает безопасность маневрирования. Почти несовместимые качества.
СР-10 (самолет реактивный со стреловидностью крыла −10°) — российский двухместный спортивно-пилотажный и учебно-тренировочный самолет, разработанный в конструкторском бюро «Современные авиационные технологии» (КБ «САТ»)
Высокая маневренность давно уже стала обязательным требованием к истребителям. Развитие всеракурсных ракет «воздух-воздух» и радиолокаторов не только не снизило, а напротив, увеличило требования к маневренности. Высочайшая ее степень — сверхманевренность — в современных истребителях обеспечивается за счет сложных технических решений. Неустойчивая компоновка, адаптивное крыло, компьютерное управление — все это делает самолет сложным и дорогим техническим объектом. Инженерам КБ «САТ» удалось разработать самолет с аэродинамикой, которая позволяет достичь сверхманевренности без применения компьютерных систем управления и сложной механизации крыла.
Об обратной стреловидности крыла
Чтобы обеспечить высокую безопасность, в том числе на режимах сверхманевренности, инженеры КБ «САТ» решили применить крыло обратной стреловидности. Его уникальные свойства известны давно. В случае ошибки пилотирования или при маневрировании на режимах сверхманевренности на крыле самолета возникает срыв потока. В крыле прямой стреловидности срыв потока начинается с концов крыла, наиболее нагруженных в аэродинамическом плане. Это плохо, поскольку из работы выключаются элероны, которые располагаются как раз на концах, что приводит к потере поперечной управляемости. К тому же срыв потока возникает на консолях крыла не одновременно, образуя кренящий и разворачивающий моменты, которые летчику парировать нечем, так как элероны, находясь в зоне срыва потока, неработоспособны. Возникает сваливание самолета с интенсивным вращательным движением. Это прямой путь в штопор, а при недостатке высоты может привести к катастрофе.
В схеме крыла с обратной стреловидностью срыв потока начинается в корневой зоне, элероны не теряют управляемости, опасных кренящих и разворачивающих моментов не возникает. Получается, что крыло обратной стреловидности не боится работы на сверхкритических углах атаки. Кроме того, оно обладает меньшим аэродинамическим сопротивлением.
О дивергенции
Но применять крыло обратной стреловидности мешает одно отрицательное явление — аэродинамическая дивергенция. Аэродинамические силы пытаются закручивать концы крыла вплоть до его разрушения, и чем выше скорость полета, тем они сильнее. Бороться с этим можно двумя путями: увеличивать жесткость крыла или снижать скорость. Чем больше угол обратной стреловидности и чем выше скорость полета, тем больше должна быть жесткость крыла. Например, на американском экспериментальном самолете Grumman X-29 (скорость — 1,8 Маха, обратная стреловидность — 30°) для этого применялись лонжероны из титана и панели обшивки из 156 (!) слоев углепластика. Немало смелых авиационных проектов с применением крыла обратной стреловидности зашло в тупик именно из-за дивергенции крыла. Инженеры КБ «САТ» нашли область оптимального применения крыла обратной стреловидности на учебных маневренных самолетах. Во‑первых, дозвуковая скорость (для учебного самолета сверхзвук не нужен), во‑вторых, умеренная обратная стреловидность — минус 10°. Как показали расчеты, такая комбинация параметров позволяет использовать наилучшие свойства крыла обратной стреловидности, при этом необходимая жесткость крыла обеспечивается без значительного увеличения массы.
Об интегральной компоновке
Для обеспечения хороших разгонных характеристик и высоких скоростей самолет должен обладать малым профильным сопротивлением. Оно зависит от площади омываемой поверхности, что подразумевает малую площадь крыла. Как при этом обеспечить запас подъемной силы, необходимый для эффективного маневрирования? По расчетам коэффициент подъемной силы должен быть равен 1,9. При первом анализе это показалось нереальным. Действительно, для самолетов с классической компоновкой это невозможно: у L-29 и Як-130 для крыла без механизации этот параметр составляет 1,3. В КБ «САТ» нашли решение — сочетание интегральной аэродинамической компоновки, развитых корневых наплывов крыла и крыла обратной стреловидности. В результате над несущей поверхностью самолета получены интенсивные устойчивые вихревые структуры, образующие дополнительную подъемную силу и сдвигающие начало явлений срыва потока в область значительно больших углов атаки. Это подтвердили и продувки модели в аэродинамической трубе.
О простоте и доступности
Эти решения позволили добиться очень высоких коэффициентов подъемной силы без сложной механизации крыла, управляемого полета на углах атаки более 35°, а также безопасности полета при ошибках пилотирования, в том числе на закритических углах атаки. Конструктивная простота и малые размеры самолета обеспечивают малые производственные затраты, низкую стоимость и низкие эксплуатационные расходы. Именно таким — высокоэффективным, простым и безопасным — должен быть современный учебно-тренировочный самолет.
О полете
Красивых идей на бумаге мы видели много, но СР-10 не постигла судьба бумажных самолетов. От полноразмерного макета, показанного на авиасалоне МАКС-2009, до первого полета прошло шесть лет. 25 декабря 2015 года самолет впервые поднялся в воздух. Пилотировал его мастер спорта по самолетному и планерному спорту, четырехкратный рекордсмен мира, заслуженный летчик-испытатель РФ, ведущий летчик-испытатель КБ «САТ» Юрий Кабанов. Самолет настолько, как говорят летчики, «плотно сидел в воздухе», настолько оказался чуток и послушен, что уже в третьем полете Юрий Кабанов выполнил несколько фигур высшего пилотажа.
В течение последующих двух с половиной лет самолет проходил летные испытания, полностью подтвердив расчетные характеристики. На нем летали легенды мира авиации: Герой РФ, заслуженный летчик-испытатель РФ Анатолий Квочур, Герой РФ, заслуженный летчик-испытатель РФ Игорь Маликов, директор ФГУП «СибНИА им. Чаплыгина» летчик-испытатель 1-го класса Владимир Барсук, и все они оставили положительные заключения. Несмотря на небольшие размеры, самолет располагает всем необходимым оборудованием для полетов днем и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, гермокабиной, системой кондиционирования воздуха, кислородной системой и другим оборудованием реактивных самолетов. Самые современные катапультные кресла обеспечивают спасение экипажа во всем диапазоне высот и скоростей полета.
О перспективах
КБ «САТ» удалось невероятное — впервые в истории России создать учебно-тренировочный самолет нового поколения, обладающий уникальными характеристиками, без финансовой поддержки государства. Конкурентов в данном классе во всем мире немного. Вполне возможно, в ближайшие годы мы сможем увидеть СР-10 не только на авиашоу, но и в летных училищах, и под управлением мастеров высшего пилотажа. К тому же, как утверждают создатели СР-10, он имеет огромный потенциал, а накопленные научно-технические данные являются платформой для создания новых летательных аппаратов.
