| Американский
единый ударный истребитель F-35 "Лайтнинг-2" ч2, ч1
ч3 ч4 ч5 И. Кудишин После победы фирмы «Локхид Мартин» в конкурсе JSF, внешние формы истребителя были заморожены с минимальными изменениями. Носовую часть фюзеляжа в финальной конфигурации удлинили на 130 мм для увеличения объема отсеков БРЭО и датчиков, а для сохранения балансировки горизонтальное оперение было сдвинуто назад на 50 мм. Строительная высота фюзеляжа была увеличена на 25 мм, что позволило повысить запас топлива на 140 кг. На палубном варианте будет увеличена площадь и крутка крыла для улучшения характеристик управляемости на глиссаде и уменьшения посадочной скорости, а кили - переустановлены для улучшения картины обтекания. «Программа по борьбе с весом» В 2002 г. в результате проведенной инспекции весовых сводок F-35 было выявлено значительное перетяжеление его конструкции. Первоначальный прогноз массы самолета строился на основе экстраполяции параметров машин аналогичного класса, но затем, когда произвели перерасчет весовых сводок, пользуясь методом объемов и удельных масс конструкционных материалов, выяснилось, что полученная цифра на 30% превышает прогнозированную. Перерасчет был произведен в рамках продувочных испытаний модели самолета с внешними подвесками с целью установить влияние их наличия на перераспределение масс внутри планера. На фирме Локхид Мартин была сразу же создана специальная группа по разработке комплексных мер для снижения массы конструкции. Группой было установлено, что комплекс БРЭО, бортовые системы, оборудование и двигательная установка СКВВП F-35B по массе точно вписались в прогнозируемые параметры, в то время как планер оказался тяжелее более чем на треть. Для СКВВП минимально возможная масса конструкции является наиболее критичной из-за необходимости выполнения требования вертикальной посадки с неизрасходованным подвесным вооружением. На основе опыта проектирования самолетов, по заявлению представителей фирмы Локхид Мартин, приемлемым считается расхождение прогнозируемой и расчетной массы нового ЛА в 20-25%. Менеджер программы Том Бербэйдж признал, что группе пришлось поднять материалы гораздо более ранних этапов программы JSF с целью выявления и устранения всех возникших на этапе проектирования факторов, приведших к неоправданному завышению массы конструкции. Задачу несколько упрощает тот факт, что проектирование самолета F-35 находилось еще на довольно ранней стадии, и внутренняя компоновка не была утверждена окончательно. На росте массы негативно сказались и такие нюансы, как весьма плотное размещение узлов и агрегатов внутри относительно небольшого фюзеляжа, необходимость обеспечивать требуемые допуски и посадки при сборке ЛА в сочетании с малой заметностью и легкостью обслуживания. В команде, занимавшейся ликвидацией проблемы перетяжеления варианта СКВВП, было задействовано около 500 инженеров. Идеи по локальным и глобальным модификациям, вносимым в конструкцию, тщательно суммировались и сортировались. В июле 2004 г. Бербэйдж заявил, что проблему перетяжеления конструкции F-35 практически удалось решить путем применения жестких мер по снижению массы ряда узлов и агрегатов и повышения тяги двигателя на 363 кгс за счет оптимизации трактов воздухозаборника и герметизации створок сопла подъемного вентилятора, что повысит его КПД. Последняя мера, по его словам, оказалась «эквивалентна экономии 1135 кг массы конструкции», т. е. результату программы сокращения массы, достигнутому в течение года. Изменения коснулись также конструкции каналов воздухозаборника и сопла двигателя - были снижены потери тяги. Однако в конструкцию самого двигателя никаких изменений с целью повышения тяги внесено не было. Вариант самолета короткого взлета и вертикальной посадки, наиболее страдавший от перетяжеления, подвергся шести значительным и нескольким десяткам мелких модификаций и изменений конструкции, причем изменения вносились даже в тех случаях, когда их применение позволяло сэкономить 1 фунт (0,454 кг) массы. Внесение изменений в конструкцию повлияло на грузоподъемность и номенклатуру вооружения самолета. В конструкцию самолетов опытной серии будет внесено еще несколько изменений. Пересмотр проекта привел и к решениям, не связанным напрямую с весом конструкции. В частности, было решено заменить одинарную створку колодца носовой стойки шасси двумя, т. к. выяснилось, что при боковом ветре одинарная створка сильно «парусит». Эта замена позволила уменьшить площадь ВО и сэкономить 21 кг массы. Фирма «Локхид Мартин» приняла трудное решение ограничить массу вооружения, размещаемого в каждом из двух грузоотсеков СКВВП F-35B, 450 килограммами. При этом по своей геометрии грузоотсек «по-прежнему будет удовлетворять требованиям заказчиков». Эта беспрецедентная мера позволила наконец в целом решить проблему перерасхода массы конструкции и привести ее к требуемым значениям. Ранее, согласно требованиям основных заграничных заказчиков СКВВП - ВВС и флота Великобритании, самолет должен был нести вооружение калибром до 900 кг. Представитель «Локхид Мартин», однако, подчеркнул, что самолет все еще способен нести оружие этого калибра, правда, лишь на внешней подвеске, что будет повышать его радиолокационную заметность. Требования КМП США изначально были более скромными -согласно им, самолет должен был нести на внутренней подвеске оружие калибром до 450 кг. Лишь позднее, в рамках программы дальнейшего улучшения ЛТХ самолета, КМП выдвинул требования об увеличении калибра оружия до 900 кг, как и на вариантах самолета с обычным взлетом и посадкой, что увеличивало коэффициент общности всех трех вариантов. В результате принятия решения об уменьшении калибра оружия на СКВВП эта характеристика вновь ухудшится. Несмотря на то, что проблема перетяжеления вариантов сухопутного и палубного базирования стоит не так остро, большинство массосберегаю-щих модификаций и изменений будут внесены и в их конструкцию. В результате продолжавшихся более двух лет работ по уменьшению массы конструкции F-35 был предпринят ряд мер не только по перепроектированию конструкции самолета, но и по изменению технологии его сборки _ в частности, с целью экономии 360 кг массы конструкции было решено отказаться от упрощенного метода сборки планера. Масса пустого самолета (согласно заявлению представителя фирмы «Локхид Мартин») до начала работ составляла 13600 кг, через полтора года напряженной работы «команды по борьбе с весом» ее удалось уменьшить на 1 180 кг. Затем ее удалось снизить еще на 225 - 270 кг с тем, чтобы удовлетворить возросшие требования по остатку топлива в баках на посадке. Перепроектирование планера вызвало необходимость пойти на компромисс между требованиями малой за-метности и аэродинамическим совершенством, т. к. были изменены внешние формы фюзеляжа, причем правильность принятых решений необходимо было проверить продувками в АДТ, на что потребовались дополнительные средства и время. Изменения повлекли за собой довольно значительные изменения аэродинамических характеристик как на дозвуке, так и на сверхзвуке. К нежелательным последствиям реконфигурации следует отнести снижение коэффициента общности трех вариантов самолета. Разрешенная перегрузка для СКВВП составляет 7 единиц, что позволяет применить более легкие шпангоуты и лонжероны, чем на сухопутном и палубном варианте, перегрузка для которых составляет 9. Электрогидравлические приводы механизации на СКВВП имеют меньшую мощность и массу по сравнению с палубным вариантом, которому необходимо интенсивно маневрировать на малых скоростях перед посадкой. Оставшееся перетяжеление было объявлено «приемлемым» в связи с «расширением рамок требований к самолету». Последнее, в частности, выразилось в пересмотре справедливости базовых положений ТТТ «на основе прагматического подхода», что, по мнению многих потенциальных заказчиков, попросту означает их подгонку под существующий самолет. Многие положения требований были выработаны исходя из опыта эксплуатации самолетов «Харриер» и оказались неприменимы к СКВВП следующего поколения. Расчетная масса варианта СКВВП, по сообщению представителя фирмы, сейчас на 0,5% ниже, чем требовалось (не совсем понятно, исходя из какой редакции ТТТ). Программа по снижению массы планера, таким образом, оказалась весьма дорогостоящей, привела к значительному отставанию от графика работ, и, наконец, оказалась недостаточно эффективной. Дальнейшие перспективы развития F-35 КМП США намерен инициировать программу изучения возможности и способов создания самолета РЭБ для замены устаревающего морально и физически ЕА-6В «Праулер», который предполагается эксплуатировать до 2015 г. В качестве платформы предполагается использовать F-35 в варианте СКВВП. Индекс самолета будет ЕА-35. Программа стоимостью до 1 млн. долл. рассчитана на 1 год. Несмотря на скромную стоимость, она может иметь далеко идущие последствия. В частности, в случае если она принесет положительные результаты, уже в 2008 ф. г. может быть значительно увеличено финансирование НИОКР по тематике систем РЭБ. В то же время использование в качестве платформы именно СКВВП, а не сухопутного либо палубного варианта F-35 накладывает на габариты и массу целевого оборудования значительно более суровые ограничения, ибо именно этот вариант перспективного истребителя был наиболее перетяжелен. К тому же ЕА-35 - одноместная машина, что подразумевает максимальную автоматизацию бортового комплекса. Кстати, на более ранних проработках перспективного самолета РЭБ на базе F-35B предполагалось превратить самолет в двухместный, отказавшись от укороченного взлета и вертикальной посадки, и разместить на месте шахты подъемного вентилятора рабочее место оператора системы РЭБ. В отличие от
четырехместного «Праулера», ЕА-35 будет иметь дело с гораздо большим числом
источников радиоэлектронного излучения на и над полем боя, что еще более
повышает требования к автоматизации бортового комплекса РЭБ. В связи с этим
подход КМП к его проектированию будет радикально отличаться от того, который
принят для комплекса РЭБ флотского перспективного самолета ЕА-18 «Траулер», на
котором установлен глубоко модернизированный комплекс РЭБ ICAP 3 с архитектурой,
ныне использующейся на «Праулере». Впрочем, если система
РЭБ начинает работать, она неизбежно генерирует мощные потоки радиоэлектронного
излучения, демаскирующие ее носитель. Возможно, структура комплекса будет
модульной, тот или иной модуль будет устанавливаться в зависимости от специфики
боевого задания. В качестве-"одного из его элементов может быть использована
штатная БРЛС самолета, имеющая возможности по ведению РЭБ против вражеских
источников радиолокационного излучения, причем с достаточно высокой мощностью,
правда, в узком диапазоне частот. Вместе с тем использование СКВВП в качестве платформы обеспечит ЕА-35 свободу выбора площадок базирования и будет способствовать максимальной унификации парка самолетов КМП. Программа СКВВП F-35B
получила в 2004 г. неожиданную моральную поддержку со стороны министра ВВС
Джеймса Роша и Начальника штаба ВВС США генерала Джона Джампе-ра, которые
высказались за закупки нескольких сотен СКВВП в дополнение к самолетам
нормального взлета и посадки модели А, заявив, что F-35B является «идеальной
платформой для непосредственной поддержки войск». Правда, скептиками эти
заявления были расценены как простое политическое маневрирование, ибо никаких
изменений финансирования программы за ними не последовало, равно как и не была
начата разработка хотя бы приблизительной концепции применения СКВВП в структуре
ВВС США. По словам Мауро, трансформация пилотируемого самолета F-35 в боевой БПЛА не представляет особых сложностей. Работы по устранению кабины летчика не приведут к существенному повышению стоимости программы. Вместо кабины может быть сформирован дополнительный топливный бак, однако, как считает Мауро, стоимость силовой установки, авиони-ки и сенсоров практически не изменится, что, в свою очередь, не приведет к сколько-нибудь существенной разнице в стоимости пилотируемого и беспилотного вариантов самолета. Фирма разрабатывает концепцию формирования группировки из четырех беспилотных ударных самолетов типа JSF совместно с двумя пилотируемыми самолетами F-35 или F-22, используемыми в качестве воздушных пунктов управления и информационной поддержки. Подобная схема позволит упростить состав информационных средств беспилотных самолетов (уменьшив суммарную стоимость группировки и увеличив ее ударные возможности). Упрощение БРЭО позволит уменьшить стоимость беспилотного БПЛА F-35 до 72% от стоимости пилотируемого варианта самолета типа JSF (где на бортовую радиоэлектронику приходится 30-35% общей стоимости авиационного комплекса). На ранней стадии работ, ведущихся агентством МО США DARPA по созданию боевых БПЛА (UCAV), фирма Локхид уже предлагала вариант беспилотного комплекса на основе пилотируемого истребителя F-16. В дальнейшем программа UCAV трансформировалась в единую (для ВВС и ВМС США) программу J-UCAS, при этом DARPA отдало предпочтение созданию БПЛА специальной разработки (в качестве прототипов которых рассматриваются беспилотные боевые аппараты Боинг Х-45 и Нортроп Грум-ман Х-47). В настоящее время самолет-демонстратор БПЛА Х-45А, созданный по заказу DARPA, проходит летные испытания, однако программа J-UCAS была закрыта в феврале 2006 г. еще до того, как беспилотники Х-45С и Х-47С вышли на летные испытания. Планы организации серийного производства Начало полномасштабного производства F-35 в 2006 году по настоянию президента США Дж. Буша получившего наименование «Лайтнинг 2», запланировано на 2011 г. В 2012-2019 гг. планируется выйти на уровень производства в 17-20 самолетов в месяц, т. е. по одному самолету в рабочий день. Пиковая возможность завода в г. Форт-Уорт по производству F-35 составляет 35 самолетов в месяц. 16 мая 2005 г. состоялась стыковка крыла и центральной секции фюзеляжа первого предсерийного истребителя F-35A, АА-1. При стыковке только одна из 47 поверхностей контакта двух секций потребовала небольшой подгонки по месту из-за незначительной (1,016 мм) ошибки в посадках, допущенной фирмами «Локхид Мартин» и «Нортроп Грумман» еще в начале проектирования. Вскоре за этим с завода фирмы «ВАЕ» прибыли хвостовая секция и поверхности оперения, и их пристыковали к планеру. Фирма «Нортроп Грумман» параллельно начала формование трактов воздухозаборника двигателя. Весь процесс проектирования самолета высоко автоматизирован и происходит с широким применением ЭВМ, что, по расчетам фирмы-разработчика, существенно снизит производственные затраты в течение 30-летнего цикла серийного производства. В результате применения САПР полученная точность изготовления на разных фирмах и даже в разных странах секций оказалась значительно выше расчетной. Стыковку носовой и центральной секций фюзеляжа, например, планировали осуществить за 153 рабочих часа, но реально на эту операцию понадобилось вполовину меньше времени. Минимальные проблемы, связанные со сбоями программного обеспечения и дефектами инструментария, не по- . мешали осуществить без дефектов сверловку отверстий в панелях композитной обшивки крыла на специально разработанном фирмой «Цинциннати Лэмб» сверловочном стенде. Машина автоматически определяет точки сверления, сверлит и зенкует все отверстия. Только в нижних панелях обшивки крыла за 56 рабочих часов было высверлено 6700 отверстий. В июне 2005 г. был введен в действие второй такой же сверловочный стенд. Это особенно важно, учитывая, что на всех трех вариантах самолета конструкция панелей обшивки различается: на F-35A для ВВС толщина верхней панели больше, чем нижних, на F-35B на верхней поверхности имеется большее число панелей для обеспечения доступа к приводу подъемного вентилятора. Переход от моноблочной обшивки крыла к более традиционной, состоящей из отдельных панелей, позволил с большей точностью выдерживать профиль, упростил обслуживание двигателя и повысил ремонтопригодность агрегата. Доля общности конструктивных элементов всех трех самолетов составляет около 80%. Кроме того, фирма «Лок-хид Мартин» внедрила еще целый ряд автоматизированных устройств и оборудования, таких, как программируемые транспортеры для доставки собираемых планеров с одной рабочей позиции на другую, прецизионные абразивные машины для доводки панелей обшивки крыла, тельфер с изменяемым рельсовым путем для транспортировки частей и агрегатов. Завод в Форт-Уорте в настоящее время выпускает истребители F-16 с темпом 3 самолета в месяц. В том же здании ведется монтаж сборочной линии F-35. Пиковый темп их выпуска составит 12 самолетов в месяц, его рассчитывают достичь к 2013 г. С началом серийного производства F-35 выпуск F-16 будет свернут либо перенесен на другое предприятие. На движущейся сборочной линии будет оборудовано несколько позиций, в каждой из которых собираемый самолет будет закрепляться. После этого к нему будет подаваться многофункциональный комплекс сборочных инструментов, необходимый для данного конкретного участка, снабженный электро-, пневмо- и гидравлическим питанием, подводимым через специально спроектированную штангу. После проведения технологического этапа на данном конкретном участке, самолет на поверхности линии передвигается на следующую позицию, где операция в общих чертах повторяется. После прохождения финального, 82-го, этапа сборки самолет готов к переводу в покрасочный цех. Скорость движения линии при сборке первого лредсерий-ного самолета, АА-1, была 25 мм/ч. При серийной сборке она повысится до 1,2 м/ч. Технология установки двигателя на движущейся сборочной линии еще не разработана. Скорость движения линии определяется по самому медлительному технологическому процессу. При разработке линии был активно использован опыт японской фирмы «Тойота». На сборочной линии уже смонтирован тельфер для окончательной подгонки и доводки композитных панелей крыльевой обшивки, который удерживает обрабатываемую панель в строго определенном положении, в то время как прецизионный режуще-сверловочный агрегат с 5 степенями свободы осуществляет окончательную обработку ее кромок и сверлит отверстия под крепеж. Конструктивный допуск составляет + 0,25 мм - в 2 раза меньше, чем на F-22A. Инструмент обеспечивает допуск в 5 раз меньше. Это очень важно для точного соблюдения внешней формы самолета и обеспечения его пониженной заметности. По завершении операции комплекс моют, частички КМ улавливают, прессуют и отправляют на утилизацию. Обработанные панели подвергаются лазерно-микро-волновому дефектологическому анализу. Сейчас заводы фирм «ВАЕ системз» в г. Сэлмсбери в северо-западной Англии и «Нортроп Грумман» в Палмдэй-ле и в Эль-Сегундо, Калифорния, основные подрядчики «Локхид Мартин» по программе, уже запустили технологические процессы сборки узлов и агрегатов для первой серии самолетов, создавая задел. Сборка самолета №2, индекс BF-1, в варианте СКВВП, началась осенью 2006 г. Это будет первый F-35 с оптимизированной по массе конструкцией планера. За ним последует самолет AF-1 (модификация А, оптимизированный планер). В наименьшей степени (лишь 10%) достигнута готовность по CF-1, палубной машине с оптимизированным планером, внешняя конфигурация которой еще не разработана до конца. Фирма «Нортроп Грумман» в настоящее время производит одну центральную секцию фюзеляжа F-35 за 25...30 рабочих дней. Впоследствии интервал сократят до 20... 15 рабочих дней и даже менее. На фирме «Локхид Мартин» сборка кессона крыла для самолетов с оптимизированным по массе планером будет производиться в специальном стапеле - ложементе, в вертикальном положении, снизу вверх (от заднего лонжерона к переднему). Стапель разработан в Канаде, фирмой, никогда ранее не занимавшейся работами, связанными с авиацией. После сборки кессона он подается автоматически управляемой тележкой-транспортером на сверловочный автоматический стенд с шестью степенями свободы и двумя независимыми сверловочными головками, которые в полностью автоматическом режиме, с минимальными допусками, высверливают и зенкуют 6700 отверстий в верхней панели крыла и еще 4400 - в нижней. Затем следует нанесение РПМ на те зоны, которые после окончательной сборки агрегата будут недоступны. Масса РПМ, наносимого на самолет, составит более 180 кг. Оборудование для его нанесения и полигон для измерения радиолокационной сигнатуры будут размещены на заводе в Форт-Уорте. Радиоэлектронный интерфейс коммуникаций между носовой, центральной и хвостовой частями стыкуется с использованием сервоприводов и лазерных корректоров положения. Точность стыковки выше, чем в какой-либо из более ранних систем аналогичного назначения. Для поддерживания столь высокого темпа производства фирма «Локхид Мартин» уже сейчас ищет субподрядчика для производства секций крыла. Вероятнее всего это будет итальянская фирма «Аления». В будущем, при достижении темпа производства в 30 самолетов в месяц, понадобятся субподрядчики для производства центральной и хвостовой секций фюзеляжа. Рассматриваются и варианты организации еще одной или нескольких сборочных линий. В середине осени 2006 г. в производстве находились: 5 центральных секций фюзеляжа для самолетов модификации В, 3 - для А, 2 секции крыла и 2 хвостовые секции для модификации В. Поставлено 9 двигателей для наземных испытаний, 1 ожидается поставкой, а также 3 двигателя для установки на летные образцы самолета, еще 4 ожидаются поставкой. (Продолжение следует) Авиация и космонавтика №3 2007 С.36-40 Смотрите также | |
|
| |
| Просмотров: 8065 | | |
| Всего комментариев: 0 | |