Аналитик: Насчет аэродинамического качества Кфира - оно было основательно усилено при помощи ПГО.
Aaz: Позволю себе усомниться в “основательности” улучшения АК. ИМХО, задачей ПГО было все же смещение вперед фокуса, т.е. борьба с упереднением центровки при росте массы оборудования в носу. Основная цель - не превратить машину в “утюг” по маневру. Да, потери на балансировку могли снизиться, но вряд ли речь могла идти о чем-то большем, чем 5-7% в пересчете на дальность. И то не в сравнении с Миражем, а в сравнеии с Кфиром без ПГО.
Я вам приведу некоторые отрывки из книги “Air war on the edge” by Bill Norton (UK: Midland, 2004).
The Mirage IIIB which had been used to support the Mirage upgrade and Nesher development was again passed to Israel Aircraft Industries in April 1969 to serve as the test-bed for J79-GE-17 installation and the maiden flight followed on 21 September 1970. The mock air engagements between the modified trainer and Mirage IIIC fighters demonstrated the marked performance improvements gained with the engine installations.Мираж 3Б (спарка), который ранее уже использовался для внедрения различных модификаций на Миражах и при создании Нешера, опять передали компании ИАИ в апреле 1969 г для установки на нем фантомовского двигателя и первый полет этого гибрида состоялся 21 сентября 1970 г. Учебные бои между гибридом и Миражами 3С продемонстрировали заметное улучшение ЛТХ благодаря новому двигателю.
Какой вывод можно сделать из данного отрывка? Замена движка заметно улучшила ЛТХ. Причем, тогда не было ещё никакого ПГО!
Но давайте рассмотрим ещё один отрывок:
While work continued to optimize the J79 installation in the Mirage IIIB, the project was considered sufficiently successful to manufacture the Nesher with this powerplant. A Nesher was modified to accept the American engine and it flew on 4th June 1973. The promised performance improvements were quickly demonstrated with the plane achieving the Mach 2.4 speed and 75,000 ft (22.860 m) altitude.Пока продолжалась работа по оптимизации установки двигателя J79 в Мираже 3Б, был сделан вывод, что данный проект достаточно успешен для выпуска Нешеров с этим движком. Один экземпляр Нешера был модифицирован для установки на нем американского двигателя и он впервые взлетел 4 июня 1973 г. Предполагавшиеся улучшения ЛТХ были сразу же продемонстрированы, когда самолет развил скорость Мах 2,4 и достиг высоты 22.860 м.
Что мы видем здесь?
Во-первых, то что проект расценивался как перспективный. И для такой оценки, надо полагать, были достаточные основания. В первом же полете машина достигла очень высокой скорости - Мах 2,4 и забралась достаточно высоко в небо – почти 23 км.
Поехали дальше:
The War of Attrition, however, had shown the need for a multirole aircraft and the Air Force wanted a warplane not only with superior air-to-air capabilities but also with an enhanced air-to-ground role, overall improvement in aircraft systems and greater survivability in the increasingly more threatening air defense environment. The request was for a computerized weapons delivery and navigation system, liquid oxygen replacing the gaseous system, revisions to control runs for enhanced survivability and defensive avionics. Война на Истощение (с Египтом, 1969-70 гг) выявила нужду в многоцелевой машине и ВВС хотели иметь боевой самолет, который был бы хорош не только для воздушного боя, но и против наземных целей, с более совершенными системами в целом и с большей живучестью в условиях растущей угрозы со стороны ПВО противника. Заказ был на компьютеризованную систему навигации и бомбометания, на замену газообразного кислорода жидким, на пересмотр систем управления самолетом в сторону увеличения их живучести, и на предупреждающие об опасности приборы.
Итак, ясно, что ВВС не хотели удовлетвориться только заменой двигателя, а хотели внедрить также ряд новых систем и механизмов, что неотвратимо вело к утяжелению самолета и, вследствие этого, появлению нежелательных эффектов в плане пилотажных качеств самолета. Отсюда и растут ноги у появления необходимости в установке ПГО.
Читаем дальше:
Israel Aircraft Industries took up this challenge with little hesitation and the prototype Kfir first flew on 7th August 1974. While the Kfir shared much commonality with the Nesher, it also incorporated numerous upgrades apart from the engine. Despite being a heavier aircraft, the greater thrust of the J79 more than compensated with excess power to benefit combat. However, a shift in the nominal center-of-gravity location produced an increase in the stability margin and the widened aft fuselage created somewhat higher overall drag, making the plane slightly less agile. These problems were addressed with the introduction of the canards aft of the inlets which improved high-angle-of-attack capability, reduced static margin for reduced trim drag, improved the stability margin for better maneuverability, enhanced sustained turning performance, provided for higher excess energy, a low gust response, stress relief in the wings with resultant increased fatigue life. Besides, a small strake was installed on each side of the nose and generated a desirable aerodynamic interaction with the canards. The strakes also further enhanced high-angle-of-attack performance (through reducing vortex shedding which caused an undesirable yawing moment at high angles of attack). In addition, the wings acquired leading edge sawtooth extensions for higher combat agility.
These changes added 85 kg to the Kfir’s empty weight but the extra lift from the canards allowed to increase the maximum gross weight to 14570 kg.Компания Израэл Эйркрафт Индастри взялась за работу без особых колебаний и прототип Кфира совершил свой первый полет 7 августа 1974 г. Хотя Кфир имел много общего с Нешером, он также включал много изменений помимо двигателя. Несмотря на больший вес Кфира, большая тяга двигателя J79 более чем компенсировала его возможности в бою. И всё же, смещение центра тяжести увеличило стабильность самолета, а уширенная кормовая секция несколько увеличила лобовое сопротивление, сделав машину чуть менее маневренной.
Эти проблемы были решены при помощи установки ПГО позади воздухозаборников, что увеличило допустимый угол атаки, уменьшило стабильность самолета для лучшей маневренности, улучшило установившуюся угловую скорость разворота, обеспечило больший запас энергии, увеличило устойчивость в турбулентных воздушных потоках, уменьшило нагрузку на крылья с соответствующим увеличением их долговечности.
Помимо этого, по маленькому крылышку было установлено с обеих сторон в носу, что привело к желательному аэродинамическому взаимодействию с ПГО. Эти носовые крылышки также ещё более увеличили допустимый угол атаки (уменьшая вихревые потоки, вызывающие рысканье на больших углах атаки). В дополнение, крыло получило вихреобразующий клык для повышения маневренности. Дополнительное оперение добавило 85 кг к весу Кфира, но дополнительная подъемная сила от ПГО перекрыла эту добавку и позволила довести максимальный взлетный вес до 14.570 кг.
Это, пожалуй, самая существенная часть текста. Давайте обсудим её.
Итак, смещение центра тяжести фактически не породило каких-то трудностей с устойчивостью самолета, а лишь сделало его ещё более устойчивым, что несколько уменьшило маневренность. Незначительное увеличение диаметра кормовой секции фюзеляжа слегка увеличило лобовое сопротивление. Однако, положительный эффект от установки дополнительных крылышек и модификации крыла намного перекрыл отрицательное воздействие смещения центра тяжести и увеличения диаметра фюзеляжа.
Теперь имеем:
В плане аэродинамического качества – изменения по сравнению с Миражем – минимальны. Причем, если увеличение диаметра фюзеляжа слегка увеличило лобовое сопротивление, то ПГО полностью компенсировало это и дало ещё в плюс. Поэтому, АК Кфира С2 должно быть не только лучше, чем у первоначального Кфира, но также лучше и чем у Миража. Ну а Мираж, наверное, никто утюгом не назовет, ибо если Мираж – утюг, то тогда и Миг-21 и МиГ-23 тоже утюги.
В плане удельной мощности, более сильный двигатель тоже более, чем компенсировал увеличение веса самолета.
И у меня такой вопрос: является ли линейной зависимость аэродинамического качества от подъемной силы и лобового сопротивления? Является ли АК в точности тангенсом или зависимость всё же нелинейная и планирующий самолет движется по кривой, а не по прямой?
А я вот, со своей стороны, хочу произвести некоторые простейшие расчеты.
Хочу посчитать удельную нагрузку на крыло пустого самолета. На мой взгляд это тоже неплохо отражает аэродинамические качества самолета.
Итак, пустой вес:
МиГ-21Ф-13 — 4980 кг.
Мираж 3С — 5,915 кг (6147 кг) – мне встретились два значения.
Кфир С7 — 7285 кг.
Площадь крыла:
МиГ-21Ф-13 — 23 кв.м.
Мираж 3С — 35 кв.м.
Кфир С7 — 37 кв.м. (вместе с ПГО).
Итого, удельная нагрузка на крыло пустого самолета:
МиГ-21Ф-13 — 4980 кг : 23 кв.м. = 216 кг/кв.м.
( МиГ-21МФ — 5842 кг : 23 кв.м. = 254 кг/кв.м.)
Мираж 3С — 5915 кг : 35 кв.м. = 169 кг/кв.м.
6147 кг : 35 кв.м. = 175 кг/кв.м. (и такая цифра приводится)
Кфир С7 — 7285 кг : 37 кв.м. = 197 кг/кв.м.
Вывод: удельная нагрузка на крыло для пустого самолета у Кфира значительно больше, чем у Миража (что естесственно при большом возрастании веса), но всё же существенно меньше, чем у гораздо более легкого МиГа-21. А вот если мы возьмем МиГ-21МФ, пустой вес которого равен 5842 кг, то у него удельное давление составит 254 кг/кв.м. Вот теперь и давайте решать, кто из них утюг. Получается, что самыми утюгами были как раз МиГи-21.
Можно, конечно, ещё обратить внимание на вес топлива во внутренних баках.
МиГ-21Ф-13 — 2115 кг.
( МиГ-21МФ — 2200 кг.)
Мираж 3С — 2330 кг.
Кфир С7 — 2570 кг.
Итак, с учетом топлива внутри, удельная нагрузка несколько изменится в пользу МиГа, но это за счет гораздо меньшего радиуса действия у него. Сравнивая Кфир с Миражем, видно, что более тяжелый Кфир несет и гораздо больше топлива.
С дальностью дело обстоит очень сложно. В литературе приводятся настолько различные, неполные и противоречивые данные, что нет смысла даже и приводить их, но... Всё же рассмотрев все приводимые данные, можно грубо сделать вывод, что у Кфира и Миража примерно одинаковая дальность. А у МиГ-21 дальность составляет где-то порядка две трети от дальности Миража и Кфира.
Ну и давайте посмотрим удельную мощность самолета с полными внутренними баками. Причем мне бы хотелось взять её не на форсаже, а максимальную безфорсажную.
Итак, Мощность.
МиГ-21Ф-13 — 3900 кг.
( МиГ-21МФ — 4070 кг)
Мираж 3С — 4280 кг.
Кфир С7 — 5390 кг.
Вес самолета с топливом внутри
МиГ-21Ф-13 — 4980 кг + 2115 кг = 7095 кг.
( МиГ-21МФ — 5350 кг + 2200 кг = 7550 кг )
Мираж 3С — 5915 кг + 2330 кг = 8245 кг
Кфир С7 — 7285 кг + 2570 кг = 9855 кг.
Ну и наконец: Удельная мощность самолета с полными внутренними баками при максимальной безфорсажной тяге.
МиГ-21Ф-13 — 3900 кг : 7095 кг = 0,55 кг.
( МиГ-21МФ — 4070 кг : 7550 кг = 0,54 кг.)
Мираж 3С — 4280 кг : 8245 кг = 0,52 кг.
Кфир С7 — 5390 кг : 9855 кг = 0,55 кг.
Итак, удельная мощность при бесфорсажном полете у Кфира превосходит Мираж и не уступает МиГу-21.
Можно посмотреть и что будет на форсаже:
МиГ-21Ф-13 — 5740 кг : 7095 кг = 0,81кг.
( МиГ-21МФ — 6490 кг : 7550 кг = 0,86 кг.)
Мираж 3С — 6200 кг : 8245 кг = 0,75 кг.
Кфир С7 — 8120 кг : 9855 кг = 0,82 кг.
Итак, по удельной мощности на форсаже Кфир уступает только МиГу-21МФ и превосходит всех остальных. При этом я взял форсажную мощность у Кфира без использования дополнительной мощности при помощи ‘Combat Plus’ варианта, который должен использоваться только в крайнем случае. Если же учесть эти 454 кг дополнительной тяги, то тогда удельная тяга у Кфира получится 0,87 кг (8574 : 9855 = 0,87 кг), что даже чуть выше, чем у МиГ-21МФ.
Ну и вот на закуску следующие характеристики Кфира. Пусть специалисты прокомментируют их.
Typical combat weight with half of internal fuel and two Shafrir missiles – 9,390 kg.
Wing/canards loading at combat weight (9,390 kg) – 257.5 kg/sq.m.
Thrust/weight ratio at combat weight (9,390 kg) – 0.91.
Max rate of climb at sea level – 14,000 m/min.
Turn performance at 4,600-meter altitude and combat weight (9,390 kg):
Turn rate: sustained – 9.6 deg/sec; instantaneous – 18.9 deg/sec.
Turn radius: sustained – 1,326 m; instantaneous – 671 m.
Я хочу особенно обратить ваше внимание на скороподъемность Кфира:
Max rate of climb at sea level – 14,000 m/min.
А теперь ещё раз прочтем, что пилот Кфира сказал в интервью.
Вопрос: Как ведет себя Кфир на малых высотах?
Ответ: На малых высотах это очень быстрый самолет. Очень быстрый. Я даже не знаю, есть ли другой самолет, столь же быстрый как Кфир на малых высотах.
Очень приятной характеристикой Кфира является его скороподъемность. Это очень впечатляет, иметь возможность очень быстро взбираться с малых высот до высоты 37000 футов (11285 м).
А это из другого источника, но о том же: По сравнению с Ф-104, который был рассчитан на то, чтобы достигать скорость Мах 2 на высоте 50.000 футов (15.250 м) в минимальное время после снятия с тормозов, Кфир С2 делает это ещё быстрее при гораздо лучшей маневренности.
Я думаю, при такой высокой скороподъемности (значительно выше, чем у МиГ-21), слова пилота Кфира вполне оправданны.