Вот считается, что истребители Яковлева были маневреннее «мессеров», почему?
Есть, так сказать, «лобовое» решение вопроса – нагрузка на крыло (она измеряется в кг/м2) должна быть минимальной. Как это сделать? Опять-таки решение «в лоб»: сделать самолет, во-первых, полегче, а во-вторых, площадь крыла побольше. Но вот тут проблемы-то и начинаются: делаешь площадь крыла больше – вес самолета растет как на дрожжах, ведь крыло не из воздуха делается, а любая деталь что-то да весит: удлинил лонжероны, нервюры, натянул – прибил больше материала для увеличения площади крыла, и все – вес вырос! А тут еще вторая проблема: если увеличиваешь площадь крыла, то резко возрастает сопротивление воздушному потоку. Вопреки распространенному мнению, самое сильное сопротивление набегающему потоку создает именно крыло (!), а не фюзеляж. Если сделать крыло очень большим, то оно будет слишком сильно тормозить. Причем сопротивление оказывают не только передняя кромка крыла, но и сами поверхности, как бы «обтирая» воздух как наждак о дерево. Вот и пришли мы к диалектическому противоречию: маневренность – скорость. Что делать?
И Поликарпов нашел выход (давайте вспомним, что на момент своего создания И-16 был самым быстроходным истребителем). Конечно, Поликарпов не забыл ни про легкий вес своего самолета, ни про наибольшую площадь крыла при заданных условиях, но все-таки главная фишка И-16 была в другом. Любой самолет, как и всякая материальная конструкция, имеет точку, которая называется «центром масс», я надеюсь, Вы в курсе, что это такое. Но в любом самолете есть еще одна чисто специфическая, чисто самолетная точка. Она называется «аэродинамический фокус» самолета. Что это такое? Это такая точка, из которой направлен в ту или иную сторону результирующий вектор суммы всех аэродинамических сил, действующих на самолет, и называется «равнодействующая аэродинамических сил». Какой смысл имеет эта точка и этот вектор? Представим себе, что самолет можно прибить гвоздями к воздуху, как доску к стене, а потом взять его рукой в «специальном месте» и пошуровать вокруг оси-гвоздя туда-сюда, как доску, прибитую к стене одним гвоздем, можно вокруг этого гвоздя крутить рукой. Ну так вот: точка, в которой мы прибиваем самолет к воздуху своеобразным «гвоздем», – это центр масс (Ц.М.) самолета, и относительно этого центра масс самолет, так сказать, «вращается». А вот «специальное место», за которое его держит и вращает вокруг центра масс некая «рука», это и есть «аэродинамический фокус» (А.Ф.), а «рука» – это не что иное, как вектор – «равнодействующая аэродинамических сил».
Как же расположены относительно друг друга эти две точки: Ц.М. и А.Ф.? А по-разному. Тут возможны три варианта:
1. А.Ф. «впереди» Ц.М. (см. рисунок на стр. 380). Тогда самолет лететь прямо просто не может, такой самолет называется «динамически неустойчивым» и будет просто кувыркаться. Никакой летчик не сможет непосредственно им управлять, но, с другой стороны, именно такой самолет и будет сверхманевренным! Пытаться управлять таким самолетом все равно, что пытаться удержать железный шарик на кончике иглы. Зато такой самолет запросто сделает знаменитую «кобру Пугачева». Но как им управлять? А что, если заставить управлять таким самолетом компьютер, а летчик будет управлять этим самолетом опосредованно, шуруя джойстиком в кабине?
• – центр масс о – аэродинамический фокус.
Вот именно так сделан наш истребитель Су-27 и все машины на его базе: Су-32, Су-34, Су-35, Су-33, Су-37. Все эти самолеты являются «динамически неустойчивыми» и смогли появиться только благодаря наличию очень мощных и при этом маленьких и легких ЭВМ.
2. А.Ф. и Ц.М. «совпадают». В этом случае самолет называют «нейтральным». Управлять таким самолетом – все равно, что пытаться удерживать стальной шарик на кончике пальца, – трудно, но возможно. Не знаю, может быть, мои познания по истории авиации не совсем полные, но я знаю всего два доведенных до серийного производства «нейтральных» самолета – это И-16 и МиГ-29. Сюда еще можно добавить американские изделия фирмы «БЕЛЛ»: Р-39 «Аэрокобра» и Р-63 «Кингкобра». У них тоже А.Ф. и Ц.М. почти совпадают потому, что американские инженеры засунули двигатель у этих самолетов («Алисон» в случае с «аэрокоброй») прямо в середину корпуса, сильно сдвинув Ц.М. назад. Но, с другой стороны, насколько я знаю, «сверхманевренность» этим «американцам» изначально в качестве их свойства не закладывалась и рассматривалась скорее как помеха, а не достоинство. По крайней мере, по рассказам наших фронтовиков-летчиков, летавших на «аэрокобрах», при расстреле всего боезапаса этих истребителей у них Ц.М. смещался еще более назад, и управлять самолетом становилось еще сложнее – многие неопытные летчики не справлялись с управлением и сваливались либо в штопор, либо просто в беспорядочное падение, что служило сигналом для немецких пилотов: «У русских кончились боеприпасы», – что, безусловно, отражалось на обстановке в бою. Если бы конструкторы «аэрокобр» рассматривали маневренность своих изделий как одно из достоинств, то, скорее всего, они постарались бы устранить такой недостаток, как изменение управляемости при расходе боеприпасов, хотя я и не знаю полностью историю создания «Аэрокобры».
Кстати, западники до сих пор тужатся-тужатся создать «неустойчивый» самолет, но ни черта у них с их F-22 «Рэпторами», Х-31, «Еврофайтарами» не получается. Ну, с МиГ-29 все ясно – опять компьютеры помогают «удержать шарик на пальце», а как с И-16? А никак, приходилось нашим пилотам становиться акробатами и все это делать вручную. Вот Вы, уважаемый Юрий Игнатьевич, как-то написали, что истребителем И-16 было трудно управлять, а в чем эта трудность заключается, сказать забыли.
Неискушенный читатель может подумать, что для «шурования» ручкой управления этого самолета приходилось прикладывать недюжинную силу, так сказать, летчики-богатыри всем телом наваливались на ручку управления, чтобы хоть как-то сдвинуть ее с места. Так, что ли, было?
А как было на самом деле? А на самом деле вся сложность управления И-16 как раз и заключалась в том, что уж очень легко он реагировал на малейшее колебание ручки, так сказать, был очень чувствительным. Забыл опохмелиться перед утренним вылетом, и все, летишь, дрожа крыльями. Плохо это или хорошо? Да как сказать. Для неопытного летчика плохо, а для опытного – наоборот – хорошо.
Ну так вот, получается, что И-16 был первым в мире серийным самолетом, маневренность которого обеспечивалась не только отношением вес – площадь крыла, но и «нейтральной» конструкцией. (На самом деле, конечно, А.Ф. у И-16 был чуть-чуть сзади Ц.М., но вот именно что «чуть-чуть».)
Вторым таким самолетом стал МиГ-29, так что И-16, если и не дедушка МиГ-29, то двоюродный дедушка – это уж точно.
3. А.Ф. «сзади» Ц.М. Это, так сказать, «классика жанра» – большинство самолетов именно так и устроено. Управлять таким самолетом все равно, что пытаться удержать шарик на дне пиалы, т. е. сравнительно просто. И чем «заднее» А.Ф., тем глубже эта «пиала», но, с другой стороны, чем она глубже, тем сильнее ее приходится наклонять, чтобы шарик съехал вбок, то есть чем «устойчивее» самолет, тем тяжелее (в прямом смысле) им управлять. Такой самолет так и называется «динамически устойчивым».
[289]
