Описание параметров и условий расчета.

<100 full reads
104 story viewsUnique page visitors
<100 read the story to the endThat's 77% of the total page views
2 minutes — average reading time

(Дополнение к основной статье).

Расчет летно-технических характеристик самолетов проведен для 3х модификаций МиГ-23:

1. МиГ-23 образца 1971 года с двигателем Р-27-Ф2М-300, без отклоняемых носков крыла.

2. МиГ-23М с двигателем Р-29-300.

3. МиГ-23МЛ с двигателем Р-35 и прицелом АСП-23.

Для трех типовых стреловидностей крыла (16, 45, 72) в диапазоне высот от 0 до 10км и чисел МАХ от 0 до 2.3 рассчитаны располагаемый и установившийся виражи, виражи с заданным разгоном и торможением, разгон и энергетическая скороподъемность в прямолинейном полете.

Определение массы истребителей для расчета.

Для начала определим массу пустых самолетов.

Для МиГ-23 образца 1971 на текущий момент в интернете не имеется документов, в которых был бы прописан данный параметр. Однако в монографии «Истребитель МиГ-23. На защите неба Родины» имеется упоминание о массе пустого самолета в 10690кг. Т.к. данные по массам из этой монографии по остальным модификациям 23го соответствуют документам по этим модификациям, вполне резонно предположить, что и масса пустого образца 1971го также взята из соответствующего документа. Некоторый вопрос вызывает точная конфигурация машины: соответствует ли данная масса изначальной машине, или уже доработанной в 1973-1974гг с установкой носков крыла и силовых накладок на консолях; соответствует эта масса полностью пустой машине, или уже включает в себя пилоны и прочее снаряжение. Не мудрствуя лукаво, возьмем наиболее вероятный расклад - полностью пустая машина с двигателем Р-27-Ф2М-300, до доработок крыла (т.е. крыло без носков и усилений). В дальнейшем возможно данный момент удастся уточнить при появлении новых документов по МиГ-23.

Для МиГ-23М массу пустого возьмем из документа лётно-технических характеристик МиГ-23МФ (экспортная версия Мки, практически полностью ей соответствующая) - масса равна 10845кг. В упомянутой выше монографии для МиГ-23М приведено две массы - 10890кг, по всей видимости соответствующей машинам ранних серий, и 10840кг, которая с учетом округлений соответствует нашей массе и скорее всего относится к поздним сериям.

Для МиГ-23МЛ массу возьмем из книги 1 технического описания, для машины с прицелом АСП-23 она соответствует 10155кг. Следует отметить, что вариант МЛ с более совершенным прицелом АСП-17 и обновленной системой вооружения весил уже 10310кг. Для расчета ЛТХ больший интерес в данном случае представляет более легкий вариант с прицелом АСП-23.

Следующий компонент массы - экипаж и снаряжение. Масса летчика с парашютом составляет 120кг. В снаряжение входят расходуемые грузы: 15кг масло и кислород, 10кг охлаждающая жидкость, суммарно 25кг. Для всех 3х модификаций эти цифры одинаковы (подтверждается сравнением сводки масс из документов для МиГ-23МЛ и МиГ-23МФ).

Также следует учесть невырабатываемый остаток топлива (масса пустого ЛА приведена с полностью "сухими" баками). Для МиГ-23МЛ, согласно техническому описанию, невырабатываемый и несливаемый остатки дают в сумме 80кг (судя по всему несливаемый остаток также не вырабатывается). Для МиГ-23М с более объемной топливной системой невырабатываемый остаток, судя по документу для МиГ-23МФ, равен 150литров (округленно 125кг при плотности топлива 0,83кг/л). Для образца 71го, имеющего аналогичную топливную систему, возьмем ту же цифру.

Следует отметить, что в монографии «Истребитель МиГ-23. На защите неба Родины» для МиГ-23 обр.71 указана общая ёмкость топливной системы в 4910 литров при вырабатываемой в 4700 литров, что выводит несливаемый остаток в 175кг. Данная цифра не совпадает со 125кг и выглядит завышенной. Однако ошибок в приведенных литражах по всей видимости нет - вероятно емкости топливной системы также соответствуют документам. К примеру для МиГ-23МЛ в инструкции по летной эксплуатации дана вырабатываемая емкость в 4300литров, при известной общей емкости примерно в 4458 литров, что дает невырабатываемый остаток около 130кг, явно больший чем 80кг, которые должны быть. Расхождения остатков скорее всего обусловлены достаточно просто - округление до сотен литров и всегда в меньшую сторону, чтобы указываемая вырабатываемая емкость всегда получалась с запасом. Поэтому мы будем однозначно ориентироваться на указанные массы невырабатываемых остатков в 125 и 80 кг, как заведомо более точные.

Итоговые массы пустых снаряженных ЛА без боекомплекта пушки получаются следующими:

МиГ-23 обр.71: 10690+120+25+125=10960кг.

МиГ-23М: 10845+120+25+125=11115кг.

МиГ-23МЛ: 10155+120+25+80=10380кг.

Далее следует определить массу топлива. В качестве стандарта для подобных сравнений будет использоваться масса топлива, соответствующая 4-х минутному запасу при полете на форсаже. При этом, т.к. расход топлива двигателем заметно меняется по скорости и высоте полета, в качестве эталонной точки мы будем брать расход при полете у земли на скорости 0.5 МАХ (т.к. тяга и расход двигателя у земли традиционно являются наиболее часто используемыми параметрами при его оценке, а скорость в 0.5 МАХ является пожалуй наиболее "среднестатистической" в ближнем бою реактивных истребителей).

Для МиГ-23МЛ имеется документация, где приведены высотно-скоростные графики расхода для двигателя Р-35. К сожалению для МиГ-23М с двигателем Р-29-300 и тем более для МиГ-23 обр.1971 с двигателем Р-27-Ф2М-300 таких документов в интернете нет. Однако, для МиГ-23М имеются графики расхода топлива в режиме установившегося виража, по которым можно посчитать минутный расход топлива, зная время виража. Такие же графики имеются и для МиГ-23УБ, оснащенного тем же двигателем, что и обр.1971. Анализ этих графиков позволил вычислить высотно-скоростные характеристики расхода с достаточно хорошей точностью.

В итоге, для МиГ-23МЛ минутный расход на режиме полного форсажа при скорости 0.5МАХ у земли составляет 457,5 кг, у МиГ-23М расход топлива на малых высотах аналогичен и также составляет 457,5 кг, расход топлива у МиГ-23 обр.1971 на этом режиме 437,3 кг. Цифры для 23М и обр.71 конечно нельзя считать 100% гарантированными, но возможная погрешность так или иначе должна быть весьма небольшой.

Помимо топлива самолеты несут "полезный груз" в виде боекомплекта пушки. У МиГ-23 вес боекомплекта пушки относительно небольшой и составляет 75кг. Однако по стандартам сравнения масса боекомплекта должна быть 100кг (т.к. в дальнейшем планируется по тем же стандартам считать ЛТХ и других истребителей, у большинства из которых масса боекомплекта пушки не менее 100кг). В случае МиГ-23 недобор компенсируем "штрафными" 25кг топлива.

Истребители берутся без ракет и пилонов, в "чистой" конфигурации.

В итоге, расчетная масса самолетов составляет:

МиГ-23 обр.71: 10960+437,3*4+25+75=12809,2кг.

МиГ-23М: 11115+457,5+25+75=13045кг.

МиГ-23МЛ: 10380+457,5+25+75=12310кг.

Аэродинамика, тяга и условия расчета.

Для МиГ-23 этих модификаций имеется полный набор аэродинамических параметров для расчета их характеристик (графики поляры и коэффициента подъемной силы по углу атаки, для широкого диапазона чисел маха). Небольшие изменения в конфигурации самолетов (например сокращение площади форкиля на 23МЛ) не имеют заметного влияния на поляру. В имеющейся документации поляры МиГ-23М и МиГ-23МЛ практически одинаковы (в пределах погрешности печати), а анализ графиков маневренности, приведенных в документации на 23МЛ, 23М, 23МФ и 23УБ подтверждает, что все эти графики рассчитаны по одинаковым исходным данным.

Максимальные углы атаки в расчете для всех трёх модификаций соответствуют углам сваливания МиГ-23 без САУ с перекрестными связями. Значения углов атаки сваливания варьируются от числа маха и положения стреловидности крыла. Для малых скоростей значения углов атаки сваливания соответствуют 22 градусам истинного угла атаки для крыльев 16 и 45, и 23 градусам для крыла 72. Для машин с САУ с перекрестными связями углы атаки сваливания увеличиваются примерно на 2 градуса. САУ с перекрестными связями была внедрена на поздних МиГ-23М и на МиГ-23МЛ (в случае МиГ-23МЛ требует уточнения вопрос, была ли САУ с перекрестными связями на них с начала производства, или была введена несколько позже). Влияние работы САУ с перекрестными связями на улучшение характеристик МиГ-23М и МиГ-23МЛ будет рассмотрено в последующих расчетах.

Для МиГ-23МЛ и МиГ-23М в доступной в интернете документации имеются точные графики тяги двигателей Р-35 и Р-29-300 по высотам и скоростям, а также графики учета потерь тяги. Для двигателя Р-27-Ф2М-300, устанавливающегося на МиГ-23обр.1971 и МиГ-23УБ, в имеющейся в интернете документации, таких данных к сожалению нет. Тяга этого двигателя была "восстановлена" с достаточно высокой точностью путем пересчета графиков виража и разгона из документа по ЛТХ МиГ-23УБ.

Таким образом, имеются все исходные данные для точного расчета ЛТХ истребителей.

Следует отметить, что коэффициент безиндуктивного сопротивления самолета имеет небольшие высотные поправки, которые по факту приводят к снижению сопротивления самолета, особенно на малых высотах. В документации на МиГ-23 высотные поправки учитываются только в графиках разгона, в графиках виражей они не учтены, т.к. по всей видимости проявляются лишь на малых углах атаки. По этой причине в данном расчете эти поправки не учитываются, поэтому расчетные скороподъемность и разгон на больших скоростях могут незначительно уступать параметрам реальной машины.

Расчет проводится с учетом разделения вектора тяги на горизонтальную и вертикальную составляющую в скоростной системе координат. Центровка истребителей в расчете берется стандартная - 32% САХ для крыла 16 и 34% САХ для крыльев 45 и 72. Влияние кабрирующих/пикирующих моментов от тяги двигателя на потери на балансировку не учитывается.