Рис. 1. Изменение прямой стреловидности крыла в диапазоне 20-60о (на примере истребителя Bell X-5, США) [1]
Перечисленное делает, казалось бы, весьма затруднительным применение такой схемы. Частично упомянутые недостатки решаются полученным конструктивным улучшением, до какой-то степени искореняются работой электронной системы дистанционного управления (ЭСДУ) и систем сдува или отсоса пограничного слоя крыла.При большом угле стреловидности эффективный угол атаки у консоли с прямой стреловидностью больше, что приводит к появлению паразитных разворачивающих моментов по тангажу, крену и рысканию. Консоль с обратной стреловидностью имеет большее лобовое сопротивление, и подъёмную силу, а центр давления там смещён по крылу в сторону фюзеляжа настолько, насколько должен быть смещён поворотный узел крыла для выравнивания по правилу площадей при расположении крыла в узле на фюзеляже и перемещения крыла в нём при компенсации паразитных моментов. Имеет место вдвое больший рост толщины пограничного слоя вдоль размаха, и несимметричный срыв потока часто ведёт к интенсивным аэродинамическим возмущениям.
В целом, эта схема даёт облегчённый небольшой самолёт (масса 15-20 тонн), корпус которого (для испытаний) может быть поначалу переделан из МиГ-23 или Су-17. Корпусы этих самолётов разные, первый – с боковыми воздухозаборниками, второй – с лобовым (обычная черта советских самолётов той поры). Оба они оснащены узлами установки крыла на фюзеляж, но первый – с крылом наверху, а второй – посередине.При полёте на ЛА с КАИС во время взлёта, посадки, маневрирования стреловидность должна быть минимальной. При скоростных рывках же стреловидность крыла можно наоборот убирать до максимального значения, и cовершать броски в таком положении ЛА по прямой до начала воздушного боя, когда происходит перемена угла стреловидности и начинается боевое маневрирование. Смещение центра поворота КАИС от продольной оси симметрии ЛА в сторону консоли прямой стреловидности. При повороте крыла консоль обратной стреловидности затеняется фюзеляжем, и паразитные моменты частично компенсируются. Расположение КАИС во вращающемся поворотном элементе, внутри которого крыло могло бы перемещаться относительно фюзеляжа при полёте. Это позволяет правильно уверенно сбалансировать ЛА, изначально не склонный к самостоятельной балансировке [4].
Помня о существующих достоинствах всех производимых Россией истребителей, первая мысль – объединить эти достоинства в одном самолёте. Что же это за достоинства будут и какой для этого должна стать машина?Если весь массив российских боевых ЛА по большей части превосходит свои зарубежные аналоги по комплексу качеств (ТТХ), то новый самолёт можно было бы создать таким манёвренным, как Су-37, за счёт применения турбореактивного двигателя (ТРД) АЛ-319 с управляемым вектором тяги; самим ЛА лёгким и экранированным от действия РЛС, как Т-50, за счёт применения новых материалов (их производит, например, НПО «Прометей» в С.-Петербурге).
Установка сразу трёх двигателей помогла бы сделать этот ЛА так же вертикально взлетающим, как Як-141 (а сверхзвуковых таких ЛА за рубежом всё ещё нет). С другой стороны, цена трёх двигателей АЛ-319 в одном ЛА заставит задуматься о выгадывании на снижении цены других компонентов.Предлагаемая аэродинамическая схема позволяет нам выбрать такую из них, которая наиболее облегчит конструкцию, уменьшит её габаритные размеры в полёте и на земле. Для компенсации асимметрии существующий ЛА нуждается в ещё одном конструктивном решении: введении симметрии в ЛА путём установки ещё одного КАИС, со своим, вторым поворотным элементом. Это приведёт к созданию ЛА с крылом с Х-образной стреловидности [5]. Такая схема позволяет произвольно переходить от прямой к обратной стреловидности и менять её угол более чем на 70о (рис. 4). Угол стреловидности вообще важен для расхода топлива и, в результате, такой ЛА может на малых скоростях изменить угол стреловидности и вывести обе консоли вперёд.
При перемещении крыльев в полёте скорости их поворота в новое положение должны быть равными и конфигурация самолёта в любой момент симметричной. Среднее же положение выдвижных крыльев, собственно, и образует компактную Х-образную схему, к тому же удобную для хранения и транспортировки ЛА.Для получения большего диапазона углов стреловидности предложенную схему можно сочетать с поворотом крыльев в пределах ± (10-15)о. Вертикальная посадка пока ещё есть среди наших сильных сторон (как на Як-141), но теперь можно было бы стараться добиться хотя бы укороченной посадки.
Если же пытаться разработать новый подъёмный элемент на базе КАИС, то это можно попытаться сделать с использованием данных по Х-образному крылу-ротору. Консоль обратной стреловидности и КПС на таком крыле могут быть выставлены на некоторый угол, узел (при вертикальном взлёте) поднят над фюзеляжем для свободы вращения крыла как вертолётного винта, а после взлёта вращение останавливается при скорости полёта около 300-400 км/ч в положении симметрии, и ЛА переходит в горизонтальный полёт.В 1975 г. Управление аппаратов на воздушной подушке и авиационной техники (ASED) в США предложило ЛА, снабжённый останавливаемым несущим винтом с управляемой циркуляцией. Результаты расчётов показали снижение расходов топлива в режиме висения (в 3,5-4,5 раза меньше, чем у классических самолётов вертикального взлёта при условии их равной массы). Последующий полёт происходит при помощи обычных РД за счёт подъёмной силы Х-образного крыла-ротора, заторможенного в положении, симметричном относительно продольной оси ЛА (две задние лопасти с положительным углом стреловидности, передние лопасти – с отрицательным [6], [2, С. 141-142, рис. 6.32].
Далее, в течение ряда лет предложения ASED прорабатывались в NASA фирмами «Локхид-Калифорния» и «Сикорски». К 1983 г. «Сикорски» получила заказ на разработку и проведение натурных испытаний экспериментального аппарата с максимальной скоростью 580 км/ч с Х-образным крылом. Это должен был быть самолёт противолодочной обороны, и серийный аппарат (фирмы «Локхид») должен был разгоняться уже до 1000 км/ч (рис. 5).Взлёт, зависание, посадка ЛА с Х-образным крылом проводятся в вертолётном режиме. В комбинированном вертолете ABC фирмы «Сикорски» ротор состоит из двух винтов, вращающихся в противоположных направлениях и приводимых от одного газотурбинного двигателя.
В этом случае при перемещении лопастей-крыльев в полёте скорости их поворота в новое положение также должны быть равными и конфигурация самолёта симметричной.В то же время, асимметричное передвижение крыльев могло бы применяться для создания управляющих моментов при маневрировании самолёта и для компенсации боевых повреждений, давших асимметрию аэродинамики самолёта. Иначе говоря, появляются новые возможности балансировки самолёта. Разумеется, обе аэродинамические схемы требуют механических, конструктивных и электронных улучшений.
Если вернуться к американскому «комбинированному» ЛА по рис. 5, то, в порядке её доводки, можно было бы отказаться от компенсационного винта, уменьшить этим размах роторов, придать им соосное противоположное вращение, увеличить скорость полёта аппарата, поставить более мощные РД горизонтального полёта, переработать аэродинамику (особенно упростить аэродинамику фюзеляжа), проверить работу трёх- и двухлопастных роторов-крыльев в большем диапазоне углов атаки и скоростей полёта.Предлагаемый истребитель-бомбардировщик при одном или двух подвижных КАИС; двух – трёх двигателях с изменяемым (управляемым) вектором тяги и обычном вооружении (пушка, четыре ракеты вперёд, две назад) будет иметь взлётную массу до 20000 кг.