Результат интеллектуальной деятельности: Самолёт дальнего радиолокационного обнаружения

Изобретение относится к двум областям - к авиации и к радиолокации.

Известны российские самолеты дальнего радиолокационного обнаружения (далее ДРЛО) А-50 и перспективный А-100, см. интернет ресурс, www.zvezda.ru. Их основной недостаток заключается в том, что они сделаны на основе серийных самолетов ИЛ-76, не обладающих нужными для самолета ДРЛО качествами, а именно: самолету ДРЛО не надо лететь далеко, и тем более быстро. Ему надо максимально экономично и долго «висеть» в воздухе, желательно высоко. А серийные самолеты для этого не пригодны. К тому же наружная антенна радиолокатора ухудшает и без того неблагоприятные аэродинамические характеристики серийного самолета (особенно широкофюзеляжного ИЛ-76). Все это приводит к тому, что время нахождения самолета в воздухе невелико, невелик также и практический потолок.

Задача и технический результат изобретения - увеличение времени нахождения в воздухе и увеличение практического потолка.

Для этого самолет имеет встроенную в радиопрозрачный киль или в радиопрозрачный борт фюзеляжа одну или две антенны с фазированной активной решеткой.

Чтобы облучать обе стороны - справа и слева - самолет может иметь две таких антенны - с правой и с левой стороны киля, а также с правого и с левого борта. Но самолету ДРЛО не обязательно «видеть» пространство на 360 градусов, так как противник, как правило, находится в секторе не более 160 градусов от района полетного дежурства самолета (в крайнем случае, самолет может лететь зигзагом, расширяя сектор обзора, или даже кругами). Поэтому в случае нахождения антенны в киле возможно другое решение: антенна имеется одна, но киль в виде осесимметричной фигуры закреплен на горизонтальной оси с возможностью вращения не менее чем на 180 градусов. В этом случае элементы антенны могут иметься только с одной стороны такого киля - условно с правой. Совершив пролет правой стороной к противнику, самолет разворачивается в обратном направлении, и киль поворачивают на 180 градусов относительно горизонтальной оси. После этого элементы антенны будут ориентированы влево, то есть в сторону противника.

При этом поменяются местами «верх» и «низ», но это легко может быть скорректировано электронным способом.

Если такой киль будет иметь площадь больше, чем необходимо для стабильного полета, то его можно разместить несколько ближе к центру масс самолета, что уменьшит вес конструкции фюзеляжа.

Кратковременное ухудшение курсовой устойчивости во время прохождения килем горизонтального положения не представляет никакой опасности.

У этого варианта есть и еще один плюс - можно применить систему гироскопической стабилизации киля при крене самолета. В этом случае киль всегда будет находиться в вертикальном, или в любом другом желаемом положении.

Поворотный киль может быть закреплен на одном пилоне, или, для жесткости, на двух.

В варианте размещения антенны внутри фюзеляжа самолета возможно выполнение антенны в виде нескольких расположенных в продольный ряд поворотных блоков с чувствительными элементами фазированной решетки, причем эти блоки должны иметь возможность переключаться после их поворота так, чтобы опять элементы фазированной решетки были расположены в нужной последовательности.

Эти поворотные вокруг вертикальной оси блоки можно сделать и поворотными вокруг горизонтальной оси и, так же как и кили, сделать гироскопически стабилизированными. Причем в отличие от килей поворотные блоки могут быть гиростабилизированы в двух плоскостях - относительно вертикальной и горизонтальной осей вращения.

В самолете с внутренними поворотными блоками поперечное сечение негерметичной части фюзеляжа желательно сделать более прямоугольной или квадратной, потому что при повороте антенные боки будут проходить и в поперечном сечении фюзеляжа. Впрочем, есть и другой путь - скруглить углы поворотных антенных блоков.

В варианте с поворотным килем желательно применить аэродинамическую схему «регрессивная флюгерная утка» по патенту №2410286 (как известно, «утка» обладает наибольшим аэродинамическим качеством по сравнению с другими аэродинамическими схемами, а регрессивная флюгерная утка свободна от недостатка продольной неустойчивости «утки»).

В варианте с расположением антенн в фюзеляже желательно применить аэродинамическую схему «тандем» (с двумя крыльями в передней и задней частях фюзеляжа), чтобы консоль крыла не мешала прохождению радиоволн в направлении поперек самолета.

Понятно, что для экономичного полета с минимальной возможной по аэродинамическим показателям скоростью (несколько быстрее предела сваливания), крыло должно быть прямым, большого удлинения. А для достижения большого потолка (чем выше летает самолет, тем лучше он «видит» цели в складках местности) крыло должно иметь малую удельную нагрузку. При этом возможно даже применение на новом эволюционном уровне полотняной обшивки из современных материалов типа вектран, зайлон, спектра и т.п.

Понятно, что чем медленнее летает самолет, тем меньше он тратить топлива, и тем дольше он будет находиться в воздухе. А для таких скоростей полета высоким КПД будет обладать только движитель в виде воздушного винта.

В качестве основы для такого самолета почти идеально подходит бомбардировщик ТУ-95. Он имеет узкий аэродинамичный фюзеляж и турбовинтовые двигатели. Разницу в центровке от изменения стреловидных крыльев на прямые можно нивелировать перенесением рулей высоты в переднюю часть фюзеляжа (схема «утка»). Да, собственно, и сама центровка сильно изменится от перенесения веса больших и сравнительно тяжелых крыльев «вперед», особенно, если учесть, что они будут являться основными топливными баками. Можно также несколько удлинить переднюю часть фюзеляжа, вставив в фюзеляж вставку. Взлетный вес самолета можно увеличить ориентировочно в 2 раза.

Такой самолет мог бы находиться в воздухе непрерывно 25-30 часов. А с учетом дозаправки в воздухе - круглосуточно.

Учитывая боевые потери (современные противорадарные ракеты противника бьют на 300 км, а перспективные - для поражения наших С-500 - еще вдвое дальше), потребуется сравнительно большое количество таких самолетов. А значит, имеет смысл не переделывать существующие ТУ-95, тем более что они выработали свой ресурс, а строить новые. За счет отказа от бомболюков, оборонительных пушек и т.п. эти самолеты будут иметь лучшие характеристики, чем переделанные. К тому же объем переделок при модернизации настолько велик (требуется изготовить не только основной элемент самолета - крыло, но и новый киль с антенной, и усиленное шасси), что постройка нового самолета будет не намного дороже модернизации старого.

На фиг. 1 показан первый вариант самолета ДРЛО. Он имеет фюзеляж 1, крыло 2, переднее горизонтальное оперение (ПГО) 3, пилон 4 поворотного киля с продольной горизонтальной осью вращения и радиопрозрачный поворотный киль 5 с одной фазированной антенной внутри.

Возможен интересный нюанс конструкции: на пилоне 4 может быть расположен еще один турбореактивный двигатель. А всего самолет может нести пять или три двигателя.

Работает этот вариант так: при необходимости сменить направление излучения (вправо-влево) поворотный киль поворачивается на 180 градусов, а электронное оборудование меняет местами «верх» и «низ».

На фиг. 2 показан второй вариант самолета ДРЛО. Показана только носовая часть фюзеляжа 1 в сечении в виде сверху. Внутри установлены три поворотных антенных блока 6 с вертикальной осью вращения, имеющие антенные элементы только с одной стороны (условно справа или слева). При необходимости смены борта излучения блоки 6 синхронно поворачиваются на 180 градусов, и электроника меняет очередность излучения антенных элементов в блоках так, чтобы они и в этом положении образовывали фазированную антенную решетку.

Следует отметить одну особенность и первого, и второго вариантов самолетов - после взлета и ускоренного набора высоты (если таковой нужен) часть двигателей выключается, и винты флюгируются. Если двигателей было четыре, то выключаются два. А если двигателей было пять или три, то работающим может остаться всего один центральный двигатель, чтобы обеспечить полет на нужной высоте с минимальной скоростью (120-130% от скорости сваливания). Летчики должны помнить о необходимости избегать резких маневров в направлении «вверх».

Желательная высота полета должна быть выше возможных грозовых фронтов, то есть 14-15 тысяч метров.

Желательно иметь для защиты прежде всего от противорадарных ракет две ракеты класса «воздух-воздух» - одну инфракрасную, другую пассивную радиолокационную (подсветку обеспечит основной радиолокатор самолета). Желательно также наличие тепловых и радиопередающих ловушек.