Авиация и космонавтика 2015 09

Прародителем «Виггена» принято считать проект 1504В с двигателем Olympus 22R. В эскизах этого проекта самолет впервые приобрел свой неповторимый облик с двумя треугольными крыльями расположенными тандемно. Эту аэродинамическую схему назвали биплан-тандем (применение термина «утка» здесь неправомерно, т.к. переднее крыло оснащено только закрылками и не участвует в управлении самолетом по тангажу). В сентябре 1962 г. было принято решение об установке двигателя Pratt amp; Whitney JT8D-22. Проект переработали под этот двигатель. Новый вариант компоновки получил индекс 1534 и был одобрен для дальнейшей проработки.

Схема взаимодействия вихрей тандемно расположенных треугольных крыльев

Общая компоновочная схема самолета «Вигтен»

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.

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.