Суперкруиз — это устойчивый сверхзвуковой полет сверхзвукового самолета без использования форсажной камеры (также известный как «форсаж»). Многие сверхзвуковые военные самолеты не способны к суперкруизу и могут поддерживать полет со скоростью 1 Маха и более только короткими очередями с форсажной камерой. Такие самолеты, как SR-71 Blackbird, предназначены для крейсерского полета на сверхзвуковой скорости с включенной форсажной камерой.
Некоторые истребители способны к сверхкруизному полету, но только на больших высотах и в чистой конфигурации , поэтому этот термин может подразумевать «значительное увеличение эффективной боевой скорости с полной боевой нагрузкой по сравнению с существующими типами». [1] Одним из выдающихся военных примеров сверхкруизного полета является F-22 Raptor , для которого сверхкруизный полет был определен как «способность совершать крейсерский полет на скорости в полтора раза превышающей скорость звука или более без использования форсажа в течение длительных периодов в боевой конфигурации». [2]
Одним из самых известных примеров самолета, способного к сверхзвуковому полету, и единственным заметным невоенным примером, был Concorde . Благодаря своей долгой службе в качестве коммерческого авиалайнера, Concorde удерживает рекорд по самому большому времени, проведенному на сверхзвуке; больше, чем все остальные западные самолеты вместе взятые. [3]
История
English Electric Lightning был одним из первых самолетов, превысивших скорость звука в горизонтальном полете без использования форсажа.«Конкорд» регулярно пролетал большую часть пути над Атлантикой в режиме суперкруиза , преодолевая расстояние из Лондона и Парижа в Нью-Йорк всего за три часа — рекорд, который до сих пор не побил ни один другой коммерческий самолет.
Некоторые ранние сверхзвуковые самолеты достигали скорости, чуть превышающей скорость звука, без использования форсажа.
3 августа 1954 года исследовательский самолет Gerfaut, оснащенный двигателем SNECMA Atar 101 D2A, превысил скорость 1 Маха в горизонтальном полете без использования форсажа. [4] [5]
Первым серийным самолетом, превысившим скорость 1 Маха в горизонтальном полете без форсажа, был Lockheed F-104 Starfighter после замены его двигателя J65 на J79 . Максимальная скорость без форсажа составляла 1,05 Маха. [6]
Прототип P.1 самолета English Electric Lightning , оснащенный двигателями Armstrong Siddeley Sapphire без форсажа , превысил 1 Маха 11 августа 1954 года. Неделей ранее, 4 августа, самолет P.1 WG760 , которым управлял Роланд Бимонт во время своего первого полета , неосознанно превысил 1 Маха в наборе высоты. [7] Во время испытаний на доводку в English Electric было установлено, что самолет Lightning имел стабилизированную скорость в горизонтальном полете без форсажа около 1,2 Маха, а для двухместного учебного самолета T.4 — 1,08 Маха. [8] Полет чуть выше скорости звука без использования форсажа, хотя и был выполнен подрядчиком в рамках некоторых летных испытаний, по-видимому, не имел отношения к эксплуатационным возможностям самолета. Эксплуатационные испытания установили профили перехвата дозвуковых и сверхзвуковых целей на разных высотах с дозвуковым крейсерским полетом с максимальной скоростью 0,95 Маха, при этом все сверхзвуковые скорости за пределами дозвуковой крейсерской скорости достигались с форсажем. [9]
Все первоначальные сверхзвуковые испытания Fairey Delta 2, летающие со скоростью 1,1 Маха, проводились без форсажа. Выбор форсажа, который изначально имел только максимальный выбор без промежуточных положений, вызвал бы неконтролируемое быстрое ускорение до потенциально опасных скоростей; т. е. слишком далеко за пределами ранее установленных скоростей без флаттера. [10]
Только сверхзвуковые транспортные самолеты (SST), Concorde и вторая версия Ту-144 ( Tu-144D ) проводили большую часть времени в крейсерском режиме на своих расчетных скоростях без необходимости в форсаже. Форсаж был добавлен в Concorde для взлета, чтобы справиться с увеличением веса, которое произошло после первоначального проектирования. Он также использовался для ускорения в диапазоне трансзвуковых скоростей с высоким сопротивлением, не потому, что требовалась дополнительная тяга, а потому, что он был доступен и улучшал эксплуатационную экономику. Модернизированный Ту-144D использовал двигатели без форсажа, что вместе с другими усовершенствованиями увеличило полную дальность полета с полезной нагрузкой с 3080 до 5330 км (с 1910 до 3310 миль) (рабочая дальность полета Concorde составляла 6470 км или 4020 миль). [11]
Военное использование
Качественное изменение коэффициента сопротивления Cd ( коэффициента лобового сопротивления ) в зависимости от числа Маха (скорости) самолета; сверхзвуковой крейсерский полет со скоростью выше 2 Маха эффективен.
Военно -воздушные силы США установили сверхкруизный режим в качестве основного требования для программы Advanced Tactical Fighter , [12] что привело к созданию F-22 Raptor . Возможности сверхкруизного режима F-22 Raptor рекламируются как основное преимущество по сравнению с другими истребителями, при этом сверхкруизный режим был продемонстрирован на скорости, превышающей 1,5 Маха. [13] [2] Возможность сверхкруизного режима обеспечивает преимущества для самолетов- невидимок , поскольку форсажная струя отражает сигналы радаров и создает значительную инфракрасную сигнатуру . [14] Практически все истребители до F-22 совершали крейсерский полет со скоростью 0,8–0,9 Маха при нормальной загрузке вооружения. [1]
Самолет F-22 Raptor способен развивать скорость свыше 1,5 Маха (но здесь он показан с форсажными камерами).Самолет Dassault Rafale способен летать в сверхзвуковом режиме с четырьмя ракетами и сбрасываемым топливным баком под фюзеляжем. [15]Eurofighter Typhoon способен развивать скорость сверхзвукового полета до 1,5 Маха. [16]
В производстве находится несколько двигателей, предназначенных для обеспечения тактически значимого суперкруизного полета:
Двигатель Pratt & Whitney PW1120 использовался на самолете IAI Super Phantom 2000, который имел возможность полета в режиме суперкруиз. [17] [18]
Два двигателя Pratt & Whitney F119 , которые установлены на F-22 Raptor, делают его самым мощным истребителем, способным к суперкрейсерскому полету, находящимся в эксплуатации. F-22 Raptor может развивать суперкрейсерскую скорость свыше 1,5 Маха без внешних подвесок. [19] [20] [13]
Двигатель EJ200, разработанный EuroJet Turbo GmbH, установленный на истребителе Eurofighter Typhoon . Он способен развивать сверхскорость 1,5 Маха с ракетной нагрузкой для завоевания превосходства в воздухе. [16] Пилоты Typhoon заявили, что скорость 1,3 Маха достижима в боевой конфигурации с внешними подвесками. [21]
Двигатель General Electric F414G в самолете JAS 39 Gripen NG разработан для сверхзвукового полета и достигает скорости 1,2 Маха [22] или 1,1 Маха с ракетой класса «воздух-воздух» [23] .
Два двигателя Snecma M88 , установленные на Dassault Rafale, позволяют Rafale развивать сверхзвуковой крейсерский полет с четырьмя ракетами и сбрасываемым топливным баком под фюзеляжем. [15]
Независимо от этого, Россия работает над изделием 30 (после модификаций производных АЛ-31Ф и АЛ-41Ф, таких как турбовентиляторный двигатель 117С) и РД-33МКРУ «Морская Оса»; ведется работа над совершенно новым двигателем АЛ-41 с полной переделкой, чтобы добавить способность к сверхкруизному полету к самолету Су-57 . Это еще не принесло плодов, но временный двигатель 117С , произведенный в рамках этой программы, может уже достичь цели сверхкруизного полета. Во время испытаний истребителя Су-35БМ, оснащенного этими двигателями, ему удалось разогнаться выше 1 Маха без использования форсажной камеры, что говорит о том, что у него есть способность к сверхкруизному полету. Пока не ясно, будет ли это возможно с боевой нагрузкой. [24]
^ ab "Supercruise". Defence Aviation. 5 сентября 2011 г. Получено 11 мая 2021 г.
^ abc "F-22 демонстрирует 'supercruise' for first time". Air Force News . Federation of American Scientists. 21 июля 1999 г. Получено 6 марта 2022 г.
^ "Defence & Security Intelligence & Analysis - IHS Jane's 360". janes.com. Архивировано из оригинала 7 марта 2001 г. Получено 6 марта 2022 г.
^ Ганстон 2006, стр. 160.
^ "1956 - 0414 - Архив полетов". flightglobal.com. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 г. Получено 6 марта 2022 г. Несмотря на большую лобовую площадь, Gerfaut остается сверхзвуковым самолетом без форсажа, хотя двигатель теперь таковым оборудован.
^ Ганстон 1975, стр. 193.
^ "English Electric - Armstrong Siddeley - Rolls-Royce Avon - 1957 - 0541 - Flight Archive". flightglobal.com. Архивировано из оригинала 6 марта 2016 года . Получено 6 марта 2022 года .
^ Бимонт 1980, стр. 110-116.
^ Caygill 2004, рис. 1 и 2.
^ Твисс 2005, стр. 44.
^ Гордон, Комиссаров и Ригмант 2015, с. 248.
^ Марк А. Лорелл; Хью П. Лево. «The Cutting Edge: A Half Century of US Fighter Aircraft R&D» (PDF) . RAND Corporation. стр. 141. Архивировано (PDF) из оригинала 28 января 2022 г. . Получено 6 марта 2022 г. .
^ abc "FOX THREE" (PDF) . Dassault Aviation. Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2007 г. . Получено 3 марта 2022 г. . Что еще более важно, он может летать в суперкрейсерском режиме на сухой тяге, даже с четырьмя ракетами и сбрасываемым топливным баком под фюзеляжем.
^ abc "Eurofighter Typhoon - Luftüberlegenheitsrolle". Архивировано из оригинала 15 августа 2009 года.
↑ Спик 1985, стр. 289-90.
^ "Boeing "Super Phantom"". 25 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г.
↑ Генерал Джампер проходит квалификацию в F/A-22 Raptor, af.mil, 13 января 2005 г.
^ Маджумдар, Дэйв. «Lockheed начинает испытательные полеты финального Raptor». Flightglobal . Reed Business Information. Архивировано из оригинала 10 июля 2015 г. Получено 30 марта 2022 г. Самолет способен развивать крейсерскую скорость около 1,8 Маха без форсажа и максимальную скорость около 2,2 Маха.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ ab "Gripen Supercruises" (пресс-релиз). Архивировано из оригинала 23 октября 2009 года . Получено 19 марта 2022 года .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ ab Hoyle, Craig (25 апреля 2008 г.). "Saab's Demo aircraft to highlight Gripen NG capabilities". FlightGlobal . Архивировано из оригинала 15 июня 2021 г. Получено 19 марта 2022 г.
^ "О ходе работ нового российского истребителя Су-35БМ: Наука и техника: Lenta.ru" . Лента.ру . Проверено 4 сентября 2015 г.
↑ Истребитель Су-57 с двигателями сверхвысокой скорости продемонстрирован на выставке «Армия-2022», DefenseMirror—Рассматривается демонстрация серийной модели SU57, оснащенной новыми двигателями Saturn AL-41F1 (117), обеспечивающими возможность сверхзвукового полета со скоростью 1,3 Маха.
^ "Fiche Rafale le-Bourget 2011". 20 июня 2011 г. Архивировано из оригинала 8 апреля 2024 г. Получено 14 апреля 2024 г.
^ «Gripen e выходит в серийное производство, поскольку Saab нацеливается на продажи».
^ Piccirillo 2014, стр. 202: «F-16XL-2 также смог продемонстрировать ограниченные характеристики сверхкруизного полета, поддерживая скорость 1,1 Маха на высоте 20 000 футов на полной боевой мощности, не прибегая к использованию форсажа».
^ Стивенсон, Ричард У. (24 апреля 1991 г.). «Военно-воздушные силы выбирают конструкцию Lockheed для истребителя» – через NYTimes.com.
^ Дженкинс и Лэндис 2008, стр. 236.
↑ Пол Метц, Джим Сэндберг (27 августа 2015 г.). Презентация YF-23 DEM/VAL летчиками-испытателями Полом Метцем и Джимом Сэндбергом. Western Museum of Flight: Peninsula Seniors Production.
^ Силовая установка, ConcordeSST— описывает полный цикл работы двигателя «Конкорда» от взлета до приземления, включая отключение форсажа для начала полета в суперкрейсерском режиме на скорости 1,7 Маха.
Шрейдер, Ричард К (1989). Concorde: Полная история англо-французского SST . Кент, Великобритания: Pictorial Histories Pub. Co. ISBN 978-0-929521-16-9.
Дженкинс, Деннис Р.; Лэндис, Тони Р. (2008). Экспериментальные и прототипные реактивные истребители ВВС США . Миннесота, США: Specialty Press. ISBN 978-1-58007-111-6.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
Ганстон, Билл (2006). Разработка реактивных и турбинных авиационных двигателей (4-е изд.). Haynes Publishing. ISBN 1852606185.
Ганстон, Билл (1975). Ранние сверхзвуковые истребители Запада . Нью-Йорк. ISBN 978-0684144917.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
Бимонт, Роланд (1980). Годы тестирования . Лондон: I. Allen. ISBN 978-0711010727.
Гудолл, Джим (1992). Американские истребители-невидимки и бомбардировщики . Оцеола, Висконсин: Motorbooks International. ISBN 978-0879386092.
Кейгилл, Питер (2004). Молния из кабины: Полет сверхзвуковой легенды . Барнсли: Лео Купер. ISBN 1844150828.
Твисс, Питер (2005). Быстрее Солнца . Лондон: Grub Street. ISBN 1904943373.
Гордон, Ефим; Комиссаров Дмитрий; Ригмант, Владимир (май 2015 г.). Туполев Ту-144: советский сверхзвуковой авиалайнер . Атглен, Пенсильвания: ISBN Schiffer Publishing Ltd.9780764348945.
Piccirillo, Albert C. (2014). Elegance in Flight: A complete history of the F-16XL experimental prototype and its role in NASA flight research (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: NASA. ISBN 978-1-62683-022-6. Получено 20 февраля 2023 г. .
