Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29

С увеличением скоростей полета в авиации вполне закономерным стал переход от использования прямого крыла к стреловидному. Этот факт общеизвестен. Однако как с компоновочной, так и с аэродинамической точек зрения существенно более привлекательным решением виделось использование КОС — крыла обратной стреловидности. Работы над самолетами с таким крылом велись во многих странах. К примеру, в России таким проектом стал истребитель Су-47 (С-37) «Беркут». В США подобная машина была создана авиационной корпорацией Grumman (с 1994 года Northrop Grumman). Экспериментальный истребитель получил обозначение Grumman X-29.

Крыло обратной стреловидности (КОС)

Известно, что на самолетах с крылом прямой стреловидности набегающий поток воздуха стекает от корня к законцовке и образует два мощных вихря, которые сходят оттуда. При этом сопротивление, которое создается спутной струей (воздушное течение в виде вихрей, которые срываются с законцовок крыла самолета в полете), называется индуктивным. В случае применения КОС перетекание осуществляется в обратном направлении — от законцовки к фюзеляжу, при этом спутная струя имеет меньшую интенсивность, что ведет к существенному снижению индуктивного сопротивления. При этом расположение в зоне действия спутной струи за крылом обратной стреловидности малых поверхностей аэродинамического управления ведет к увеличению маневренности самолета.


Повышению уровня маневренности летательного аппарата способствует также и тот факт, что самолет с КОС обладает существенно меньшим запасом статической устойчивости. Достигается это за счет того, что аэродинамический фокус самолета с КОС значительно проще совместить с его центром масс, нежели в случае использования крыла с прямой стреловидностью. Еще одним преимуществом данной схемы является то, что удается более равномерно распределить подъемную силу по размаху, что в свою очередь ведет к упрощению расчета крыла и способствует повышению управляемости и аэродинамических качеств.

Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Компоновочное преимущество КОС при разработке пассажирских, военных или транспортных самолетов заключается в том, что массивный лонжерон крыла располагается далеко позади центра масс самолета, где расположены пассажирский салон или бомбовый отсек. Все эти факты были известны конструкторам и ученым еще в годы Второй мировой войны. Еще в 1944 году в нацистской Германии был спроектирован экспериментальный самолет — тяжелый бомбардировщик Ju-287 с крылом обратной стреловидности. Данный прототип из-за низкого приоритета программы и большого количества проблем, которые возникли в ходе работ на ним, так и не вышел за рамки обычных, хоть и летающих, прототипов.

Что же мешало воплотить знания в жизнь? Крыло обратной стреловидности было реально реализовано на считанных образцах авиационной техники. Все дело в том, что крыло обратной стреловидности обладало одним, но очень труднопреодолимым недостатком: данное крыло — очень неустойчивая конструкция с точки зрения сопромата. Под действием набегающего потока воздуха крыло обратной стреловидности стремится согнуться. Такой процесс получил обозначение аэродинамической дивергенции. Бороться с этим процессом можно, сделав конструкцию крыла обратной стреловидности абсолютно жесткой. Но такое решение в свою очередь вело к резкому росту массы летательного аппарата. Поэтому долгие годы идея самолета с КОС не могла получить логического развития и воплощения в металле.

Grumman X-29

Начиная с 1977 года, в США начали проводить исследования, которые были направлены на изучение перспективных схем высокоманевренных боевых самолетов. Данная программа осуществлялась под руководством DARPA. В 1980 году компании «Грумман», «Дженерал Дайнэмикс» и «Рокуэлл» создали проекты самолетов с крылом обратной стреловидности. Для обоснования представленных ими конфигураций были проведены испытания моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах. По результатам рассмотрения представленных проектов агентство DARPA остановило свой выбор на фирме «Grumman». В декабре 1981 года данная компания получила контракт на 80 миллионов долларов, который предусматривал строительство двух экспериментальных самолетов, которые получили обозначение Grumman X-29A.

Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Экспериментальный самолет Grumman X-29A был построен с применением аэродинамической схемы «утка» и с крылом обратной стреловидности. Помимо этого самолет получил цельноповоротное переднее горизонтальное оперение (ПГО), которое могло аэродинамически взаимодействовать с крылом самолета. Передний лонжерон крыла был выполнен из сплава титана с использованием электросварки. Задний лонжерон, а также поперечный и продольный силовые наборы были выполнены из сплава алюминия. По всему размаху крыла располагались трехсекционные элероны.

Именно КОС было изюминкой самолета X-29A. В корневой части оно занимало по длине 2/3 фюзеляжа самолета. Прочность крыла достигалась за счет использования сварного кессона из титана и других легких сплавов. Верхняя и нижняя обшивка крыла были изготовлены цельными из специального материала CFRP (усиленный углеродом пластик). На концах крыла обшивка склеивалась сразу из 156 слоев данного материала. Такая обшивка обладала очень высоким уровнем прочности при достаточно малой массе. Стреловидность крыла по четвертой хорде равнялась 34 градусам, при этом крыло было в состоянии выдержать даже очень высокие нагрузки.

Фюзеляж самолета X-29 полумонококовой конструкции был изготовлен из алюминиевых сплавов. Фонарь кабины открывался вверх-назад при помощи специальных гидроцилиндров. Кабина пилота была герметизированной, в ней устанавливалось катапультное кресло Мартин-Бейкер GRQ7A. По бокам фюзеляжа машины, начиная от корня крыла, находились наплывы, которые завершались отклоняемыми щитками для управления вихрями, которые сходили с крыла самолета. Щитки помимо этого могли применяться для облегчения отрыва носового колеса самолета на взлете, увеличивая подъемную силу при заходе самолета на посадку, а также вместе с ПГО и зависающими элеронами для балансировки машины. Киль и ПГО самолета также были выполнены из алюминиевых сплавов.

Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Шасси экспериментального самолета было выполнено трехопорным, с одноколесными стойками. Шасси оснащалось масляно-пневматическими амортизаторами компании «Менаско», а также пневматиками и колесами компании «Гудрич». Все стойки самолетного шасси убирались поворотом вперед. На самолете использовались боковое плоские воздухозаборники. В качестве силовой установки использовался двигатель Дженерал Электрик» F404-GE-400, обладающий двухвальной схемой и степенью двухконтурности 0,34. Запас топлива располагался в двух мягких баках в фюзеляже самолета, а также в отсеках-баках в корневой части крыла. Помимо всего прочего на самолете имелась вспомогательная силовая установка, которая обеспечивала привод аварийных генераторов и гидронасоса.

На борту Grumman X-29 была смонтирована специальная цифровая ЭДСУ — электродистанционная система управления компании «Ханиуэлл», обладающая трехкратным резервированием. Изначально самолет X-29 обладал статически неустойчивой компоновкой, что позволяло ему очень интенсивно маневрировать. В то же время ЭДСУ обеспечивала самолету искусственную устойчивость, осуществляя согласованное отклонение ПГО, фюзеляжных щитков и элеронов. Также на самолете было установлено полноценное радиоэлектронное оборудование, которое включало в себя пространственно-курсовую систему Литтон LR-80 и другое навигационное оборудование. Помимо этого на самолете имелась система опознавания «Теледайн» RT-1063B/APX-101V и аппаратура связи «Магнавокс» AN/ARC-164, работающая в дециметровом диапазоне волн. На втором экспериментальном образце появилась и инерциальная навигационная система.

Важной задаче при разработке X-29 являлось уменьшение стоимости самолета. По этой причине компания Grumman широко применяла в конструкции агрегаты и узлы уже существующих машин: носовую опору шасси и кабину от F-5A Freedom Fighter, основные опоры шасси и топливные баки — от F-16 Fighting Falcon, силовая установка представляла собой «ополовиненный» вариант таковой на F/A-18 Hornet, гидравлические фильтры с самолета Grumman E-2C.

Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Экспериментальный самолет Grumman X-29 был рассчитан на совершение полетов на сравнительно небольшой сверхзвуковой скорости, статическая устойчивость машины в полете обеспечивалась искусственным путем. Первый полет самолет совершил 14 декабря 1984 года. Самолет X-29А применялся для осуществления первичной оценки пилотажных и летных характеристик самолета с крылом обратной стреловидности. Освещавшие его полет корреспонденты были в восторге от нового самолета и его внешнего вида. Журналисты, которые привыкли к традиционному виду реактивных самолетов с крылом прямой стреловидности, даже считали, что самолет летел задом наперед. При этом самолет летал достаточно интенсивно. Иногда он совершал до 4-х полетов в день, в среднем же каждый месяц выполнялось по 8 полетов. Во время испытательных полетов самолет сумел достичь максимальной высоты 15 500 метров, скорости М = 1,47 и угла атаки 22,5 градуса. Также удалось достичь перегрузки в 6,4g (80% от расчетного максимального значения) во время совершения форсированных разворотов.

Летные испытания экспериментального самолета подтвердили результаты, которые уже были получены во время совершения продувок в аэродинамических трубах. Машина не сваливалась в полете даже с очень большими углами атаки и сохраняла способность к совершению контролируемого крена даже при достаточно малых скоростях полета. Осенью 1988 года первый самолет принял участие в серии испытаний, основной целью которых бала оценка боевой маневренности машины в рамках программы ВВС США по разработке базы данных, которая позволила бы количественно сопоставлять и определять параметры маневренности летательных аппаратов.

Второй самолет Grumman X-29 выполнил первый полет 18 мая 1989 года. Он применялся для проведения исследований по границе маневренности во время полетов на больших углах атаки. На этом самолете удалось достигнуть очень высокого угла атаки — 67 градусов. Также потенциальный заказчик машины в лице американских ВВС оценивал пригодность схемы «утка» с крылом обратной стреловидности и с тремя поверхностями, управляемыми по тангажу — рулевыми поверхностями крыла, ПГО и фюзеляжными щитками. Также оценивались возможности самолета c КОС достигать высокой угловой скорости разворота и управления по крену при полете на больших углах атаки. Экспериментальная машина могла сохранять хорошую управляемость на углах атаки до 45 градусов.

Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Однако в дальнейшем от применения и продолжения испытаний самолета Grumman X-29 было решено отказаться. Не были реализованы и идеи по постройке боевого самолета с крылом обратной стреловидности. Причинами стало то, что аэродинамические преимущества от применения КОС, с точки зрения американских военных, были не так уж высоки, как это ожидалось. Помимо этого в ходе реализации программы были выявлены серьезные трудности с созданием ЭДСУ для такого самолета из-за наличия серьезных трудностей с устранением перекрестных связей при управлении машиной. В довершение ко всему за время разработки и проведения испытаний Grumman X-29 успели сместиться акценты к требованиям для новых боевых самолетов: на первый план выдвинулась сверхзвуковая крейсерская скорость полета при сохранении достаточно большой максимальной скорости и снижение заметности. В то же время при использовании КОС максимальные скоростные характеристики ухудшаются из-за увеличения волнового сопротивления на сверхзвуковой скорости полета.

Общая стоимость программы по созданию и испытаниям двух экспериментальных самолетов составила порядка 250 миллионов долларов. При этом программа испытаний первого X-29 закончилась 2 декабря 1988 года после совершения 254 полетов, второго — 30 сентября 1991 года после совершения 120 полетов. Общее количество полетов достигло таким образом 374. Это больше, чем для всех остальных американских летательных аппаратов, имеющих в индексе букву X. В настоящее время самолеты используются как выставочные образцы.

Летно-технические характеристики Grumman X-29:

Габариты: размах крыла — 8,29 м, длина — 16,44 м, высота — 4,36 м, площадь крыла — 17,54 м2.
Масса пустого самолета — 6260 кг, максимальная взлетная — 8074 кг.
Силовая установка 1 ТРДДФ General Electric F404-GE-400, максимальная тяга на форсаже — 7260 кгс.
Максимальная достигнутая скорость полета — 1770 км/ч (М=1,48).
Практический потолок — 16 670 м.
Экипаж — 1 человек.

Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Экспериментальный самолёт с крылом обратной стреловидности Grumman X-29


Источники информации:
http://www.airwar.ru/enc/xplane/x29.html
http://www.dogswar.ru/oryjeinaia-ekzotika/aviaciia/4514-eksperimentalnyi-sam.html
http://aviadejavu.ru/Site/Crafts/Craft22096.htm
http://thebrigade.thechive.com/2014/11/12/experimenting-with-a-forward-swept-wing-grumman-x-29-41-hq-photos (фото)
Автор: Юферев Сергей


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 15
  1. Волосатый сибиряк 24 ноября 2014 08:10
    Вслед за Grumman X-29 и Су-47"Беркут" свой истребитель с КОС создают и китайцы.Имеются изображения и чертежи самолета, который может быть разрабатываемой военно-морской версией стелс-истребителя пятого поколения J-20. Возможно, он получит крылья обратной стреловидности.
    1. Комментарий был удален.
    2. ПВ КГБ СССР 24 ноября 2014 10:35
      Цитата: Волосатый сибиряк
      Вслед за Grumman X-29 и Су-47"Беркут" свой истребитель с КОС создают и китайцы

      От проекта Су-47 "Беркут", наша страна отказалась в пользу ПАК ФА. На сегодняшний день, Су-47 "Беркут", существует в единственном экземпляре и является летающей лабораторией.
    3. bigELDAK 24 ноября 2014 12:00
      +1 ПСАКИНГ
      Имеются изображения и чертежи самолета, который может быть разрабатываемой военно-морской версией стелс-истребителя пятого поколения J-20

      Если они даже двигатели закупают,основной парк "тупая" модернизация МиГ-21(J-7...10),копипаст израильских,советско-российских,американских проектов.Чтоб создать что-то хотя-бы подобное крыло(Су-47)им очень постараться.
      bigELDAK
      1. bigELDAK 25 ноября 2014 10:14
        ОК ОК я сдаюсь,имеются *изображения* laughing это да,НО предоставьте чертежи разработки,информацию иначе почему это не ПСАКИНГ? am am no
        bigELDAK
  2. saag 24 ноября 2014 10:35
    Беспилотник можно будет с него слепить, с раскладными крыльями...
  3. samoletil18 24 ноября 2014 11:00
    В 90-е, когда Су-47 всюду показывали и рассказывали, что это чудо российской инженерной мысли, создавшее прототип будущего основного самолета, не имеет аналогов, зарубежные специалисты замерли и т.д. (я тоже преисполнился оптимизма), отмечалось появление незаметности для радаров в том числе. Кто в этом разбирается по-настоящему, что-то может написать, так ли это на самом деле? Ощущение такое, что тема заглохла. А я тогда был уверен, что это наш ответ американским самолетам-невидимкам.
    1. Argon 24 ноября 2014 12:37
      Наибольшую гордость вызывает то,что в СССР миновали этап строительства опытных машин,Симонов(отец советского КОС)все вопросы решил в теории."Беркут"в количетве 5ед закладывался как предсерийный палубник.В технологическом плане это машина обошла янкесов т.к. при изготовлении использовались панели несущей обшивки(из композитов опред типа) большой площади и кривизны 3го,4го порядка.Одной из функций данного материала является то,что он поглощает СВЧ излучения.На"Рапторе"подобные панели были меньше в 3раза и имели кривизну 2го порядка,соответственно площадь стыков(РЛС заметный элемент)больше.Однако,в целом,с точки зрения"Стелс"технологий Ф-22 гораздо более прогрессивная машина в сравнении с Су-47.
      1. samoletil18 24 ноября 2014 18:06
        Спасибо большое и + за интересную информацию.
      2. Kassandra 26 ноября 2014 00:45
        в чем конкретно?
        Kassandra
    2. luiswoo 24 ноября 2014 18:59
      Ну, аналогов Су-47 не имеет до сих пор: он летает быстрей, выше и дальше X-29 (почему выше сюда приплели J-20 с его треугольным крылом, не понятно).
      Тема заглохла, как я понял, из-за большой нагрузки на скручивание крыла при сверзвуке, что со временем, должно привести к его разрушению. Проблему, очевидно так и не решили. Раз обе программы закрыты.
  4. saag 24 ноября 2014 11:15
    Цитата: samoletil18
    Ощущение такое, что тема заглохла

    Ну типа того, углепластик на крыльях деградировал, вот и свернули это дело
    1. samoletil18 24 ноября 2014 18:20
      Цитата: saag
      углепластик на крыльях деградировал,
      И это на Родине Мендеева и Зеленского!
      1. samoletil18 25 ноября 2014 10:15
        Я тут с планшета был. Правильно Менделеева и Зелинского. Блин, изобретателя противогаза и хо.х.локлоуна рядом поставил!
      2. Комментарий был удален.
    2. Kassandra 26 ноября 2014 00:27
      а на крыльях прямой стреловидности он разве дегралирует как то по другому?
      Kassandra
  5. Bongo 24 ноября 2014 14:15
    В настоящее время самолеты используются как выставочные образцы

    Один из 2-х построенных Х-29 в настоящее время находится в экспозиции мемориального комплекса авиабазы Эдвардс.
  6. Petrucho 24 ноября 2014 16:59
    Ух, сколько часов было просижено за компом, вначале на уроках информатики, потом дома, когда там завелся железный зверь с индексом 286 за игрушкой F29 Retaliator. Вещь!

    http://www.youtube.com/watch?v=qwJmlWdmP2M
  7. kirpich 24 ноября 2014 17:27
    Я согласен,что здесь мы были не первые. НО,ПОЧЕМУ,эта перспективная тема не разрабатывается? what Может,я,чего то упустил?
  8. Удав КАА 24 ноября 2014 20:32
    Цитата: kirpich
    НО,ПОЧЕМУ,эта перспективная тема не разрабатывается?

    Как-то промелькнула инфа, что на новом АВУ будут такие палубники вместе с адаптированным Т-50 под море. Преимуществом такого ЛА выдвигалась его компактность со сложенными крыльями, ну и тд.
    Фото кликабельно, показывает изделие со сложенными крыльями.
  9. askold 24 ноября 2014 21:58
    Интересный эксперимент,основной целью которого было повышение маневренности самолета,посредством придания ему статически неустойчивой конструкции.Т.е планер этого самолета, без специально созданной ЭДСУ летать не сможет,точнее он будет неуправляемо кувыркаться.Хороший пример этого,-стрела пущенная оперением вперёд.Для того чтобы можно было управлять таким самолетом,бортовой ЭВМ(3 цифровым компьютерам ,и 3 аварийным аналоговым )нужно было обрабатывать данные от 18 гироскопов(по 6 на каждый угол рысканья,тангажа и крена),9 акселерометров(по 3 на каждое из трех направлений)и целой сети датчиков показывающих давление набегающего потока воздуха и угол атаки,стоит отметить интенсивность этих команд,-40 коррекций в секунду.Пилот управлял самолетом не на прямую(рука,ручка,бустер,гидравлика,элерон),а через посредника,-бортовую ЭВМ,когда его действия являлись лишь вводными сигналами для компьютера.После обработки всех коррекций и действий человека ЭВМ выдавала управляющие сигналы на устройства приводящие в действие рулевые поверхности.
    P.S во время публичного показа этого самолета летом 1984года присутствовал вице-президент США Джорж Буш-старший,сам в прошлом летчик морской авиации,осмотрев новый самолет он шутливо заметил"Прекрасная модель,но крылья у неё поставлены задом наперёд".
    Автору спасибо,интересная статья о необычном самолете.
    1. Argon 24 ноября 2014 22:12
      Точно так же,как и у Су-30;35,только в нашем случае во всем этом"бардаке"учавствуют еще и поворотные сопла двигателей.
    2. Kassandra 26 ноября 2014 00:25
      Х-29 был статически устойчив - они не решили эту проблему
      Kassandra
  10. uzer 13 24 ноября 2014 22:23
    [quote][/выполнен из сплава титана с использованием электросварки.]

    Скорее применялась аргонно-дуговая сварка.Как-то я пытался приварить электросваркой хоть что-нибудь к титановой пластине,из этого ничего не получилось.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня