§ 18.2. УПРАВЛЕНИЕ САМОЛЕТОМ В ВОЗДУШНОМ БОЮ 1. Выбор маневра Управление самолетом в воздушном бою в значительной сте- пени зависит от вида боя. Анализируя воздушный бой с точки зрения управления само- летом можно выделить следующие его основные этапы: — сближение— вход в область возможных атак; — атака—-удар по противнику с применением средств пора- жения; — выход из атаки; — выход -из боя. По характеру взаимного маневрирования в зависимости от рода применяемого оружия, средств нзаведения и прицеливания, a также характера противодействия можно рассматривать: — простой воздушный бой (атака неманеврирующей цели), состоящий из однократного последовательного выполнения таких элементов, как сближение, атака, выход из атаки и выход из боя; — сложный воздушный бой, т. е. бой с противником, предпри- нимающим интенсивное противодействие и активные наступатель- 396 ные действия с многократным повторением тех или иных элемен- тов простого боя. Летно-технические характеристики самолета, а следовательно, и управление им зависят от области пространства по высоте и скорости, в которой ведется воздушный бой. Правильный выбор маневра в зависимости от вида боя, его этапа, условий, а также от летно-технических и динамических ха- рактеристик самолета в основном определяет конечный результат боя, т. е. эффективность самолета в воздушном бою. Принципы выбора оптимального закона управления самолетом в воздушном бою основываются на результатах анализа воздуш- ной обстановки, тактических приемов ведения боя, летно-техничес- ких характеристик, характеристик оборудования и вооружения своего самолета и самолета противника. Задача отыскания оптимального маневра с учетом всех ука- занных факторов чрезвычайно сложна и в каждом конкретном случае имеет сво-е определенное решение, которое не всегда пред- ставляется возможным найти современными математическими и техническими средствами. Практически решение такой задачи летчик осуществляет в воздушном бою на основании опыта и на- выков ведения воздушного боя на современном самолете. Однако некоторые общие соображения следует учитывать заранее. Наиболее очевидным правилом выбора оптимального маневра следует считать принцип сохранения и накопления энергии, кото- рый можно сформулировать так: из всех возможных вариантов выполнения боевого маневра, необходимого в данной конкретной ситуации, выбирать такой, который при условии выполнения по- ставленной задачи приводит к максимальному энергетическому преимуществу над противником. Атака воздушной цели начинается с момента выхода самолета в зону возможных ата<к, под которой следует понимать область возможных положений истребителя относительно цели, из кото- рой он может осуществить выход в зону возможной стрельбы и применить оружие. Ата-ка в воздушном бою представляет со*бой более широкое понятие, чем прицеливание и огневое воздействие по цели, так как оборонительное маневрирование цели предполагает необхо- димость выполнения соответствующего контрманевра, обеспечи- вающего выход в исходное положение для атаки с применением одного из видов бортового оружия и позволяющего сохранить тактически выгодное положение. Обычно первую атаку летчик выполняет, будучи «.пространст- венно» связанным с целью, высотой и скоростью. Последующее маневрирование и последующие атаки летчик может проводить там, где это ему более выгодно, стремясь затянуть противника в область наиболее эффективного использования своего самолета. Ата<ка цели, как правило, должна выполняться с полным ис- пользованием возможностей силовой установки. Исключения мо- гут быть при атаке нескоростных целей с ограниченной маневрен- 397 ностью. Однако следует иметь в виду, что непрерывное использо- вание форсажного режима работы двигат-еля даже в процессе сложного боя с серией маневров и контрманевров приводит к большим расходам топлива. При увеличении подъемной силы (нормальной перегрузки пу) увеличивается угло-вая скорость и уменьшается радиус разворота. Однако выполнение предельного неустановившегося («форсиро- ванного») разворота приводит к уменьшению уровня энергии са- молета, т. е. к уменьшению скорости или высоты полета. Поэтому логика управления подъемной силой, основанная на принципе со- хранения энергии, предписывает использование максимальных значений подъемной силы (нормальной перегрузки пу) только в тех случаях, когда потеря энергии при интенсивных разворотах оправдана (например, при большой начальной скорости). При этом не следует, кроме случаев крайней необходимости, допускать уменьшения скорости менее величин, обеспечивающих оптималь- ное маневрирование (обычно 700—800 км'/ч). В процессе сложного боя при выполнении маневров и контрма- невров летчику приходится учитывать ряд противоречивых требо- ваний. С одной стороны, он должен выйти в зону возможных атак или уклониться от атаки противника, что часто требует исполь- зования предельных возможностей самолета и своего организма, с другой —должен хотя бы сохранить уровень энергии самолета, что зачастую решает исход боя. Поэтому необходимо руководст- воваться следующим: 1) при прочих равных условиях разворот наиболее эффекти- вен (в смысле наименьшей потери энергии при развороте на за- данный угол), если вектор силы тяжести не направлен против вектора подъемной силы (нисходящий маневр в положении, близ- ком к перевернутому); 2) предельный разворот с максимально возможной перегрузкой и уменьшением скорости («форсированный разворот») целесообра- зен только при наличии избытка скорости над оптимальной для маневра, а также в критические моменты для завершения атаки или выхода из-под удара; в остальных случаях не следует созда- вать перегрузку, приводящую к падению скорости, ниже опти- мальной; 3) в интервалах между предельными разворотами изменение направления полета должно быть непрерывным в целях затруд- нения маневра противнику; 4) на самолете-истребителе с меньшей тяговооруженностью требуется повышенный режим работы двигателя. 2. Управление самолетом в воздушном бою с использованием двигательных ощущений (кинестетического восприятия) Воздушный бой характеризуется больщим диапазоном изменения парамет- ров движения самолета за достаточно короткое время и, кроме того, резким возрастанием недостатка времени на получение и обобщение зрительной инфор- мации о параметрах самолета. В воздушном бою летчик основное внимание уделяет визуальному поиску противника, анализу воздушной обстановки 398 и выбору оптимального маневра в ущерб контролю за состоянием самолета и параметрами его движения по приборам. Если в обычном полете летчик более 80% информации о режиме полета получает, наблюдая за показаниями прибо- ров, то в воздушном бою поступление информации о режиме полета по прибо- рам значительно снижается и решающее значение приобретает способность лет- чика «чувствовать» самолет, не глядя на приборную доску. «Чувство» самолета и скорости полета не является каким-то особым свой- ством, присущим только отдельным людям. Это результат подсознательного анализа летчиком «второстепенных» сигналов о режиме полета, получаемых ор- ганами чувств. По этим сигналам он способен достаточно точно представить себе состояние самолета, не глядя на приборы. Такими сигналами могут слу- жить акустический шум, вестибулярные ощущения в сочетании со зрительными, вибрации (например, аэродинамическая тряска при выходе на большие углы атаки), восприятие состояния самолета через рычаги управления и др. Роль сиг- налов в формировании у летчика «чувства» самолета различна. С этой точки зрения сигналы, несущие информацию, можно оценить в двух взаимосвязанных аспектах. Один из них — позволяет ли данный сигнал дать летчику достоверную информацию о протекаемом процессе, а если позволяет, то насколько полно. Второй аспект — насколько точно данное ощущение способно сформировать у летчика представление о происходящем процессе. Детальный анализ информативности сигналов, поступающих к летчику, а также их совокупности как единого целого представляет весьма сложную за- дачу. Однако в первом приближении можно принять, что в воздушном бою для летчика основными параметрами состояния самолета являются уровень энергии (скорость, высота), подъемная сила, тяга и крен. Если подъемная сила через перегрузку достаточно хорошо воспринимается акселерационными ощущениями, то крен летчик воспринимает только периферийным зрением, а скорость, высоту и угол атаки летчик не может ощущать непосредственно через свои органы чувств, контроль же за этими параметрами в процессе воздушного боя по при- борам, как отмечалось, крайне ограничен. Поэтому необходимы дополнительные сигналы, позволяющие компенсировать недостаток информации. Информация, получаемая летчиком в воздушном бою, в конечном счете пре- образуется в сигналы управления — двигательную реакцию рычагами управления самолета. Движения, осуществляемые при этом, сами являются источником и объектом особого рода ощущений, так называемых двигательных или кинесте- тических. Эти ощущения выступают в качестве сигналов обратной связи и иг- рают существенную роль в построении двигательной реакции, обеспечивая ее регулирование и корректировку. Однако этим не исчерпывается роль кинесте- тических восприятий. Положение ручки управления и величина усилий, прикла- дываемых к ней, сами по себе в определенной степени могут служить указате- лем состояния самолета, параметров его полета. Необходимым условием этого является обеспечение определенного однозначного соответствия между положе- нием и загрузкой рычагов управления и параметрами движения самолета, т. е. выполнение первого из названных выше аспектов. Так, например, если у само- лета, устойчивого по скорости на малых и средних высотах, при малой скоро- сти для выдерживания горизонтального полета ручка управления значительно отклоняется на себя, а в процессе разгона ее необходимо отклонять от себя и на максимальной скорости она находится у приборной доски, то можно заклю- чить, что подобный информационный сигнал (изменение положения ручки уп- равления и усилий на ней) способен сформировать у летчика мнение о вели- чине скорости полета. Другой информацией о состоянии самолета может служить его реакция по углу атаки и перегрузке на управляющие воздействия рычагами управления самолетом. Если на больших скоростях самолет довольно энергично реагирует на отклонение рычагов управления, а на малых, скоростях слабо и вяло (на- пример, при отклонении элеронов), то степень изменения этой реакции по мере изменения скорости также может служить информацией о величине скорости полета. Таким образом, кинестетические восприятия положения рычагов управ- ления и изменение реакции на их отклонение способны стать дополнитель- ными сигналами о режиме полета. Однако этим не исчерпывается решение задачи. 399 Как было сказано выше, точное определение летчиком состояния самолета, не глядя на приборы, зависит от его способности по кинестетическим ощуще- ниям определять параметры полета. Исследования, проведенные в этом направ- лении, показывают, что человек в принципе обладает такими способностями. При этом уровень опыта, а также соответствующие тренировки летчика оказы- вают .значительное влияние на точность получаемых результатов.
Достаточно точной информацией о величине угла атаки является естествен- ная тряска самолета. Однако из-за аэродинамической компоновки на отдельных современных самолетах тряска начинается значительно раньше, чем сваливание самолета, поэтому выполнение боевых маневров предполагается в зоне тряски. В этих случаях важную роль играет система информации о значении угла атаки через управление с использованием кинестетических анализаторов летчика, на- пример создание искусственного подергивания педалей или ручки по мере при- ближения к допустимому значению угла атаки (так называемая «тактильная сигнализация»). Дифференциация интенсивности этого сигнала по его величине в зависимости от величины и темпа изменения угла атаки обеспечивает свое- временное предупреждение летчика о выходе самолета на предельные режимы.
Существенным преимуществом кинестетических восприятий перед другими видами ощущений является их высокая помехозащищенность и отсутствие воз- можности появления каких-либо опасных иллюзий.
Таким образом, достаточная тренировка летчиков в определении состояния самолета по дополнительным информационным сигналам, в том числе и по кине- стетическим восприятиям, позволяет пилотировать самолет при ведении воздуш- ного боя с использованием предельных режимов, не контролируя режимы полета по приборам.
Заметим, что использование при ручном управлении автоматов демпфирова- ния может оказать влияние на кинестетическое восприятие летчиком изменения режима полета. Как было показано в главе 11, включение автоматов демпфиро- вания в систему управления может не только улучшить, но и ухудшить условия пилотирования.
Если естественное демпфирование мало или недостаточна устойчивость, ав- томат демпфирования оказывает благоприятное влияние на поведение самолета и его управляемость. При включении демпфера уменьшаются забросы парамет- ров, более быстро затухают возникающие колебания, увеличиваются излишне малые расходы ручки управления и усилия на ней, что упрощает пилотирование самолета. Особенно благоприятное влияние оказывает автомат демпфирования для погашения слабозатухающих боковых колебаний у современных самолетов с изменяемой стреловидностью при большом угле стреловидности крыла, когда движение крена преобладает над движением рыскания.
Однако при включении автомата демпфирования из-за срабатывания демп- фера полному отклонению ручки будет соответствовать неполное отклонение ру- левой" поверхности, что на отдельных режимах полета может ограничить манев- ренные возможности самолета. Вследствие этого при выполнении энергичных маневров, связанных с вращением самолета, например, вокруг продольной оси, летчику на некоторых самолетах рекомендуется для повышения эффективности и облегчения поперечного управления отключать демпфер в канале крена.
|