Введение

2. История создания

Концептуальные исследования по созданию истребителя F-15 начались в США в ноябре 1965 года, а в сентябре 1968-го командование американских ВВС направило предложения фирмам о выдвижении конкурсных проектов.

Перед американскими специалистами была поставлена задача разработать новый истребитель, предназначенный для завоевания превосходства в воздухе и способный наносить удары по наземным целям.

В 1969 году разработчиком F-15 стала фирма «Макдоннелл Дуглас». Первый контракт предусматривал строительство 18 одноместных истребителей F-15A и двух учебно-боевых TF-15 (их обозначение было изменено на F-15B в декабре 1977 года).

Экспериментальный образец F-15A был выпущен в июне 1972 года, а уже в июле начались его летные испытания.

Первый полет серийного самолета этого типа состоялся в сентябре 1974 года, о завершении формирования эскадрильи было объявлено в июне 1975-го.

В настоящее время истребители F-15A и В состоят на вооружении ВВС США (было получено 365 F-15A, включая десять опытных образцов, и 59 F-15B, в том числе два опытных образца TF-15) и Израиля (46 F-15A и В. Из них 25 ранее эксплуатировались в США).

3. Кратное техническое описание истребителя F-15

Истребитель F-15С выполнен по нормальной аэродинамической схеме с высокорасположенным крылом, двухкилевым оперением и двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа.

Доли материалов (по массе), используемых в конструкции планера, составляют:

алюминиевые сплавы - 37,3% (носовая и центральные части фюзеляжа, крыло в основном),

титановые сплавы - 26,6% (хвостовая часть фюзеляжа, лонжероны и нижние панели корневой части консолей крыла),

сталь - 5,5%,

боро- и углепластики - 1,2% (хвостовое оперение),

стеклопластики - 1% (носовой обтекатель).

Доля сотовых конструкций - 28,2%. Расчетный ресурс планера 8000ч. Для облегчения доступа к внутренним элементам самолёта предусмотрено большое число смотровых лючков с общей площадью 53 м².

Фюзеляж - цельнометаллический типа полумонокок, состоит из носовой, центральной и хвостовой частей. В носовой размещены герметичная кабина пилота, ниша передней опоры шасси и основная часть БРЭО, в т. ч. РЛС. Остекление фонаря выполнено из поликарбоната «Лексан» с акриловым покрытием (при общей толщине лобового стекла 23,05 мм толщина внешнего акрилового слоя 4 мм, внутреннего - 1,27 мм). В центральной части фюзеляжа расположены топливные баки, ниши основных опор шасси, воздушные каналы, боезапас пушки. Сверху - тормозной щиток (площадь 2,93 м², макс. Угол отклонения 45^о), выполненный из углепластика, сотового алюминиевого заполнителя с силовыми элементами из титанового сплава. Основными силовыми элементами хвостовой части являются две несущие хвостовое оперение балки, между которыми размещены двигатели и тормозной гак.

Крыло истребителя оптимизировано для маневрирования с большими перегрузками при числе М=0,9. Оно имеет коническую крутку и корневые наплывы для повшения подъемной силы на больших углах атаки. Удлинение крыла 3,0. Угол отрицательного поперечного «V» 1^о, угол стреловидности по линии ? хорд 38^о42', профиль NACA 64А с относительной толщиной, изменяющейся от 6,6% у корня до 3% на законцовках. Конструктивно состоит из центроплана и двух отъемных частей. Тип конструкции - безопасно повреждаемая кессонная многолонжеронная с дополнительным подкосом. Законцовки трехслойные с сотовым алюминиевым заполнителем. Крыло оснащено простыми закрылками (общая площадь 3,33 м², максимальный угол отклонения 30^о) и элеронами (2,46 м²). Механизация передней кромки отсутствует.

Хвостовое оперение включает два взаимозаменяемых киля (общей площадью 9,78 м²) и дифференциально отклоняемый стабилизатор, также состоящий из двух взаимозамняемых цельноповоротных консолей (общей площадью 10,34 м²).

Шасси -- трехопорное с одноколесными стойками, убираемыми вперед. Передняя стойка управляемая; основные стойки при уборке поворачиваются относительно своих осей на 90^о. Амортизаторы масляно-пневматические. Носовой пневматик имеет размеры 559x254 мм, основные -- 872x457 мм, давление в пневматиках, соответственно, 1,79 Мпа (18,3 кгс/см²) и 2,34Мпа (23,9 кгс/см²). Применены углеродные дисковые тормоза и автомат торможения. Колея шасси 2,75 м, база 5,42 м. Имеется тормозной гак, используемый при аварийной посадке.

Силовая установка. На F-15С первых серий установлены двигатели Пратт-Уитни F100-РW-100 с тягой на форсаже 106,0 кН (10810 кгс) и на максимальном режиме 65,2 кН (6655 кгс). С июля 1986 г. F-15С поставлялись с более экономичными двигателями F100-РW-220 с тягой по 104,3/63,9 кН (10635/6520 кгс)- Система управления двигателем F100-РW-100-- гидромеханическая, F100-РW-220 -- цифровая двухканальная с полной ответственностью и резервным упрощенным гидромеханическим каналом. Воздухозаборники двигателей -- боковые многоскачковые с внешним сжатием прямоугольного сечения. Регулирование положения системы скачков и расхода воздуха обеспечивается автоматически в зависимости от числа М и температуры воздуха с помощью трех шарнирно подвешенных горизонтальных рамп и створок перепуска воздуха. Окна перепуска расположены на верхней поверхности воздухозаборников. Передняя часть воздухозаборника подвешена шарнирно и может отклоняться в зависимости от угла атаки вверх на 4° и вниз на 1° для улучшения условий входа воздуха при маневрировании. Между двигателями расположена вспомогательная силовая установка, обеспечивающая возможность автономного запуска двигателей на земле. Внутренний запас топлива размещается в 6 фюзеляжных баках и 4 баках в крыле общей емкостью 7836 л. Возможна установка 3 (2 под крылом и 1 под фюзеляжем) подвесных баков емкостью по 2309 л, а также 2 конформных топливных контейнеров емкостью по 2755 л, размещаемых по бокам воздухозаборников. Самолет оборудован системой дозаправки в полете, топливоприемник которой расположен на верхней поверхности левого наплыва крыла.

Система управления - гидромеханическая с одновременно работающей системой улучшения управления CAS. В первой системе управляющие воздействия летчика с помощью механических тяг передаются на клапаны гидроприводов аэродинамических поверхностей. Вторая представляет собой, по сути, электродистанционную дублированную систему, передающую воздействия как от летчика, так и от автопилота. Назначение этой системы не только в том, чтобы дублировать жесткую проводку. Она обеспечивает демпфирование колебаний, необходимое для повышения точности бомбометания и стрельбы из пушки. Система CAS реагирует не на перемещения ручки и педалей, а на прикладываемые к ним усилия. Поэтому самолет управляем даже в случае заклинивания механической проводки системы управления.

Гидравлическая система состоит из трех независимых систем (двух бустерных и одной общей) с рабочим давлением 20,7 Мпа (211 кгс/см²). Имеются 4 гидронасоса (по одному для каждой бустерной и 2 для общей системы}, установленные на двигателях на выносных коробках приАдов агрегатов. Бустерные системы питают приводы стабилизатора, элеронов, рулей направления и закрылков, общая система обеспечивает энергией системы уборки и выпуска шасси, торможения колес, разворота переднего колеса, регулирования воздухозаборников, приводы пушки, посадочного крюка, фонаря кабины.

Система электроснабжения включает 2 трехфазных генератора переменного тока мощностью по 40/50 кВА (115/200 В, 400 Гц), 2 трансформатора-выпрямителя (15 А, 28 В), аварийный генератор постоянного/переменного тока с гидроприводом. Аккумуляторная батарея отсутствует.

Система жизнеобеспечения использует воздух, отбираемый от компрессоров двигателей. Для полетов на больших высотах на борту есть запас жидкого кислорода. Катапультное кресло Макдоннелл-Дуглас ACES II обеспечивает покидание самолета на скорости от 0 до 1100 км/ч и любой высоте.

Комплекс БРЭО включает полностью цифровую импульсно-доплеровскую РЛС Хьюз АN/АРG-63, обеспечивающую обнаружение высоко- и низколетящих целей практически при любых ракурсах. РЛС имеет щелевую антенную решетку диаметром 0,915 м с механическим сканированием в пределах ±60^o по азимуту и электронным -- по углу места. Масса РЛС 221 кг, объем 0,25 м³, потребляемая мощность 13 кВт, средняя мощность излучения 1 кВт, среднее время наработки на отказ 23 ч {по состоянию на 1987 г}. По воздушным целям РЛС работает в следующих режимах; поиск на максимальных дальностях при использовании высокой частоты повторении импульсов (ЧПИ); поиск на средних дальностях с измерением дальности до цели и ее скорости при использовании высокой и средней ЧПИ попеременно; сопровождение одиночной цели с измерением дальности при автоматическом выборе оптимальной ЧПИ. В ближнем воздушном бою захват цели может осуществляться е режимах: ускоренный поиск в пределах поля зрения индикатора на лобовом стекле; поиск с вертикальным сканированием луча в пределах от -5^o до +45^o; поиск вдоль продольной оси самолета. Для решения навигационных задач РЛС может работать в следующих режимах: картографирование местности; измерение дальности до наземных объектов; измерение путевой скорости Амолета; работа с радиомаяками на дальности до 270км.

С 1983 г. В рамках программы модернизации MSIP на F-15С стали устанавливать улучшенный вариант станции с программируемым процессором сигналов и улучшенным процессором радиолокационных данных, обеспечивающими обнаружение отдельных целей в группе и сопровождение двух целей на проходе. Последние 39 самолетов F-15С, поставленные с июня 1987 г, оснащены многорежимной цифровой импульсно-доплеровской РЛС Хьюз АN/АРG-70, созданной на основе РЛС АN/АРG-63 и имеющей новые программируемый процессор сигналов (быстродействие 33 млн. опер./с и емкость ЗУ 1,4 Гб) и процессор радиолокационных данных (1,4 млн. опер./с, 1 Гб), а также увеличенную дальность обнаружения целей в нижней полусфере. Новая станция обеспечивает сопровождение до 10 воздушных целей на проходе. МасА АРG -70 -- 250 кг.

Кроме РЛС, в состав комплекса входят различные датчики и бортовые индикаторы, а также 12 малогабаритных вычислителей для их обслуживания, связанные мультиплексной шиной обмена данными с центральным компьютером IВМ СР-1075, Последний в рамках системы управления оружием AN/AWG-20 обеспечивает наведение и пуск УР, стрельбу из пушки, бомбометание и управление системой индикации.

Пилотажно-навигационное оборудование F-15С включает инерциально - навигационную систему Литтон АN/АSN-109, радионавигационную систему Коллинз АN/АRN-118 ТАСАN, курсовертикаль Сперри АN/АSN-108, вычислитель воздушных параметров Сперри АN/АSК-6, АРК, приемник АN/АRN-112 ILS. Средства связи и опознавания состоят из основной и резервной ДМВ-радиостанций, приемоответчика Теледайн АN/АРХ-101 и запросчика Хэзлтайн АN/АРХ-76. В состав системы индикации входят: индикатор на лобовом стекле Макдоннелл-Дуглас АN/АSQ-20 с полем зрения 12°х17^O, индикатор обстановки в вертикальной плоскости Сперри IР-1086/А, индикатор гор изонтэльной обстановки АN/АSN-18 и командный пилотажный индикатор АN/АRU-39/А- В ходе модернизации самолетов вместо стандартной панели контроля за вооружением установлен цветной экранный индикатор фирмы Ханиуэлл, на ко торый выдается более полная информация о состоянии УР, имеющихся на борту истребителя.

Аппаратура РЭП истребителя F-15С состоит из: системы предупреждения о радиолокационном облучении Лорал АN/АLR-56, станции активных помех Нортроп АN/ALQ-135 и автомата разбрасывания дипольных отражателей АN/АLЕ-45.

Вооружение самолета включает встроенную шестиствольную пушку Дженерал Электрик М61А1 «Вулкан» калибром 20 мм а правом крыльевом наплыве (боекомплект 940 снарядов) и подвесное вооружение, размещаемое на внешних узлах. Последнее включает четыре УР ближнего боя АIМ-9L/М «Сайдуиндер» (по две на подкрыльевых пилонах) и четыре УР средней дальности АIМ-7F/М «Спэрроу» (на тангенциальных фюзеляжных узлах по две тандемом) или до восьми УР средней дальности АIМ-120 АМВААМ. При необходимости возможна подвеска бомбардировочного вооружения.

4. Индивидуальное задание - киль

самолет истребитель летный пилотажный

Вертикальное оперение (ВО, киль) предназначено для обеспечения путевой устойчивости и управляемости самолёта. Эта задача решается образованием на оперении переменных по величине и направлению аэродинамических сил, необходимых для обеспечения заданных режимов полёта.

К оперению самолета предъявляются следующие основные требования:

1. Обеспечение продольной и путевой устойчивости и управляемости самолета на всех режимах полета

2. Наименьшее лобовое сопротивление.

3. Малые шарнирные моменты рулей.

4. Возможно меньшее затенение оперения крьшом, фюзеляжем, гондолами двигателей, а также одной части оперения другой.

5. Более позднее, чем на крьше, возникновение волнового кризиса, что обеспечивает меньшее нарушение характеристик устойчивости и управляемости при полете на околозвуковых скоростях.

6. Исключение возможности возникновения вибраций.

7. Простота монтажа и демонтажа оперения на самолете.

8. Простота установки рулей с обеспечением взаимозаменяемости.

ВО истребителя F-15 состоит из двух неподвижных взаимозаменяемых поверхностей (общая площадь 9,78 м²) - килей и шарнирно подвешенных рулей высоты.

Схема оперения - поверхности ВО установлены на концах фюзеляжных балок.

Кили представляют собой консольные балки. Имеют полную аналогию с крылом по составу и конструкции основных элементов - лонжеронов, продольных стенок, стрингеров, нервюр. Конструкция кессонная.

Основным силовым элементом руля, работающим на изгиб и воспринимающим практически всю перерезывающую силу, является лонжерон, который опирается на шарнирные опоры узлов подвески.

Основная нагрузка рулей -- воздушная аэродинамическая, возникающая при балансировке, маневрировании самолета или при полете в неспокойном воздухе. Воспринимая эту нагрузку, лонжерон руля работает как неразрезная многоопорная балка. Особенность его работы заключается в том, что опоры руля закреплены на упругих конструкциях, деформации которых под нагрузкой существенно влияют на силовую работу лонжерона руля.

Восприятие крутящего момента руля обеспечивается замкнутым контуром обшивки, который в местах выреза под кронштейны крепления замыкается стенкой лонжерона. Максимальный крутящий момент действует в сечении тяги управления, к которому подходит тяга управления. Местом расположения тяги управления по размаху руля можно существенно влиять на деформации руля при кручении.

Аэродинамическая компенсация рулей

В полете при отклонении рулевых поверхностей возникают шарнирные моменты, которые уравновешиваются усилиями летчика на командных рычагах управления. Эти усилия зависят от размеров и угла отклонения руля, а также от скоростного напора. На современных самолетах усилия управления получаются слишком большими, поэтому приходится в конструкции рулей предусматривать специальные средства для уменьшения шарнирных моментов и уравновешивающих их усилий управления. С этой целью используется аэродинамическая компенсация рулей, суть которой заключается в том, что часть аэродинамических сил руля создают момент относительно оси вращения, противоположный основному шарнирному моменту.

5. Боевое применение

F-15C стал одной из «звезд» войны 1991 г. В Персидском заливе. 120 истребителей этого типа ВВС США и Саудовской Аравии совершили во время «Бури в пустыне» более 5900 вылетов и сбили 37 из 39 самолетов, потерянных (по данным союзников) Ираком в воздушных боях. Из них американские «Иглы» уничтожили 35 машин («Мираж»F.1, МиГ-23, МиГ-25, Су-22 и Су-25), а еще два LМиража¦ F.1 сбил в одном бою летчик Саудовской Аравии. «Иглам» доводилось выполнять длительные патрулирования продолжительностью по 6-8 ч, неоднократно дозаправляясь от танкеров КС-135. Все сбитые ими самолеты были поражены УР «Sidewinder» и «Sparrow», в ходе перехватов по командам с самолетов ДРЛО.

F-15C были наиболее мощными истребителями НАТО, принимавшими участие в боевых действиях на Балканах в 1999 г. На них возлагалось, в частности, эскортирование бомбардировщиков стратегической авиации США, а также обеспечение ПВО в зоне боевых действий. Один из первых результативных воздушных боев с участием «Иглов» произошел вечером 26 марта над северо-востоком Боснии, когда пара F-15С из 48-го ИАКР по командам с борта самолета ДРЛО Е-3 «Сентри» была наведена на группу сербских самолетов, углубившуюся на 8 км в боснийское воздушное пространство. Американское командование объявило тогда об уничтожении двух МиГ-29, один из которых «упал на территорию Боснии, однако сербскому летчику удалось катапультироваться и скрыться от преследования». В свою очередь, югославы сообщили о том, что они сбили два F-15 и сами «боевых потерь не понесли».

Некоторую ясность внесли кадры телевизионной хроники: сначала западные телекомпании показали обломки «сербского» самолета, которые удалось заснять уже поздно ночью. Однако при ближайшем рассмотрении на одном из относительно хорошо сохранившихся участков обшивки якобы МиГа были обнаружены трафареты на английском языке, что однозначно свидетельствовало о НАТОвском происхождении сбитой машины. Несколько позже, уже под утро, удалось предъявить прессе другие обломки, в которых однозначно угадывался МиГ-29. «Распластанный» на земле самолет сохранился относительно хорошо, даже ракеты Р-27Р1 остались на узлах внешней подвески. Приблизительно в то же время по ведущим телеканалам мира прошли кадры хроники: подбитый F-15 из последних сил «тянет» под прикрытием другого истребителя над Адриатикой, оставляя за собой белый шлейф.

6. Модификации самолета F-15

F-15A -- первый серийный одноместный истребитель. С 1974 по 1979 г. Выпущено 365 самолетов.

F-15B -- двухместный серийный учебно-боевой самолет. Выпущено 59 единиц (1974--1979 гг.).

F-15C -- серийный одноместный истребитель с усиленной конструкцией планера, увеличенной емкостью баков, имеет узлы крепления для подвесных конформных баков (1979 -- 1989 гг.).

F-15D -- серийный двухместный учебно-боевой самолет на базе F-15C (1979--1989 гг.).

F-15E - двухместный многоцелевой всепогодный ударный истребитель созданный на основе F-15D. Серийное производство F-15E начато 11 декабря 1986 года. Первые Амолеты F-15E стали поступать в ВВС на авиационную базу Luke в апреле 1988 года. Поставки самолета закончены в 1994 году, и в 1998 году закончены замены устаревших истребителей на F-15E. Практически полностью заменена электронная «начинка», в особенности системы управления оружием. На F-15E установлен центральный компьютер IBM Honeywell ASK-6, пульсово-доплеровская РЛС Hughes APG-70 c системой управления оружием AWG-27 с системой навигации и прицеливания LANTIRN.

F-15F - одноместный вариант F-15E.

F-15I Thunder - вариант F-15E построенный для Израиля (25 самолетов поставленных в 1998 году).

F-15S - вариант F-15E построенный для Саудовской Аравии (72 самолета поставленных в 1995 году).

Разновидности самолета F-15 поставлялись Израилю, Саудовской Аравии и Японии.

Серийный выпуск «Иглов» производился в Японии (F-15J и F-15DJ) с 1982 года.

Самолеты F-15 широко использовались в качестве летающих лабораторий для отработки новых двигателей, аэродинамики, БРЭО и вооружения.

Использованная литература

1. Житомирский «Конструкция самолетов». М., Машиностроение, 1991

2. «Истребители F-15и Су-27: история создания, применения и сравнительный анализ» - К.: «АэроХобби», 2008.

3. Крылья Родины. Владимир Ильин. Первый в четвертом поколении