SU - 47 Berkut

5.generace vstupuje na scénu

Vývoj stíhačů 5.generace byl jak v USA, tak i v SSSR zahájen již uprostřed 70.let, kdy letouny 4.generace Su-27 a MiG-29 teprve přicházely na scénu. Prací pod souhrnným názvem I-90 (I=istrebitěl/stíhač pro 90.léta) se zúčastnila všechna vědecká centra a konstrukční kanceláře tehdejšího SSSR. Ve spolupráci s představiteli vojenského letectva byly postupně formulovány základní požadavky na nový letoun: víceúčelovost, tj. schopnost, úspěšně zasahovat proti vzdušným, pozemním i námořním cílům, nadzvuková přeletová rychlost bez použití přídavného spalování (supercruise), vysoká informovanost pilota o situaci v okolí, výrazné snížení radarového a infračerveného průřezu (stealth), postupný přechod na pasivní formy získávání informací, úspěšné vedení vzdušného boje na krátkou i dlouhou vzdálenost (mimo vizuální kontakt) i s několika cíli současně, vysoká míra automatizace palubních systémů a schopnost řešit letové a bojové situace bez zásahu pilota, zajištění výměny informací mezi bojovými letouny, letouny AWACS a pozemními stanovišti skrytou datovou linkou.
     Jedním ze specificky ruských požadavků na letoun 5.generace byla tzv. supermanévrovatelnost , tj.stabilita a ovladatelnost letounu při úhlech náběhu větších než 90o. Američané u svého stroje F-22 na tuto schopnost rezignovali a rozvíjeli zejména stealth charakteristiky a nadzvukovou přeletovou rychlost. Naopak Rusové vycházeli ze skutečnosti, že až dosud ve všech ozbrojených konfliktech byl převažoval manévrový boj na krátkou vzdálenost, často i s použitím palubního kanónu (snad s výjimkou "Pouštní bouře"). Lze předpokládat, že i v souboji vyrovnaných protivníků na delší vzdálenost bude mít větší výhodu ten, který rychleji zorientuje svůj stroj směrem k cíli nebo dokáže uniknout blížícím se raketám. Vysoká agilita zde hraje rozhodující roli a proto požadavek na supermanévrovatelnost zůstal zachován i u strojů 5.generace.
     Jednou z možností, jak dosáhnout výrazné zlepšení manévrovacích charakteristik je použití křídla s negativní šípovitostí. Teoretickými výhodami této konstrukce jsou:
- výrazné zlepšení aerodynamických vlastností, zejména na podzvukových rychlostech
- vyšší vztlaková síla a tedy i vyšší nosnost zátěže
- prodloužený dolet na podzvukových rychlostech
- lepší ovladatelnost na podzvukových rychlostech
- zlepšení podmínek práce mechanizace křídla a tedy zkrácení vzletové a přistávací vzdálenosti
- zlepšené protivývrtkové charakteristiky
- zvětšení vnitřních objemů
     Na druhé straně toto křídlo vykazuje špatné tzv. aeroelastické vlastnosti. Působením aerodynamických sil na křídlo při letu dochází k jeho prohýbání (deformaci) a tento jev má tendenci se neustále stupňovat až do případné destrukce. Následné nutné zpevňování kovové konstrukce zase vede k nechtěnému vzrůstu hmotnosti. Východisko přinesly až nové kompozitové materiály s přesně vypočtenými směry vláken a uspořádáním vnitřní konstrukce křídla.

Něco z historie

Vznik S-37 spadá do roku 1979, kdy se do SSSR dostaly zprávy o americkém projektu experimentálního letounu X-29A firmy Grumman Aerospace se záporným úhlem šípu křídla. Tento letoun, postavený podle schématu "kachna" s negativním úhlem šípu -30o, byl zamýšlen jako čistě experimentální a nepředpokládalo se, že by mohl být prototypem nějakého bojového letounu. Ve snaze minimalizovat náklady byly použity části konstrukce z jiných letounů. První let se uskutečnil 14.prosince 1984 a do roku 1991 se na 2 vyrobených exemplářích uskutečnilo celkem 616 letů. Američané celý projekt uzavřeli s tím, že nesplnil očekávání a upustili od použití křídla s negativním šípem u vyvíjených perspektivních stíhacích letounů. Např. v rámci programu JSF nebyl ani jeden návrhů vybaven tímto typem křídla.
     V roce 1982 údajně americké výzvědné satelity objevily na základně v Saki na Krymu zcela nový letoun s obráceným šípem křídla. Jeho existence nebyla nikdy potvrzena a ani snímky nebyly nikde publikovány. Nicméně v téže době se problematikou letounů se zápornou šípovitostí křídla intenzivně zabývaly významné sovětské aerodynamické ústavy - moskevský CAGI a novosibirský SibNIA. Vycházely zejména z materiálů získaných koncem 2.světové války v Německu. Rudé armádě tehdy padl do rukou projekt proudového bombardéru Junkers Ju-287, u kterého bylo použito právě křídlo se záporným šípem. Letoun poprvé vzlétl v Německu v únoru 1944. Z kořistního materiálu byly v SSSR postaveny celkem 3 letouny, z nichž první vzlétl v květnu 1947 pod označením EF-131. V roce 1949 byly experimenty zastaveny. Vlastní teoretické poznatky k této problematice byly ověřovány na experimentálním kluzáku P.Cybina LL-3 během roku 1947. Podobně jako u německého letounu i zde se objevily neodstranitelné vibrace křídel. V roce 1951 byly pokusy ukončeny s tím, že současné konstrukční materiály a technologie neumožňují sestrojit křídlo s obrácenou šípovitostí o dostatečné pevnosti.
     Výzkumné práce na křídle s obrácenou šípovitostí i koncepci celého letounu byly obnoveny na přelomu 70. a 80.let. V CAGI vyšli z typu MiG-23, v SibNIA z Su-27. Rámcový design nového letounu byl připraven v roce 1983. Letoun s křídlem se záporným šípem, předkřídlem a motory s vektorovatelnými tryskami měli realizovat v OKB Suchoj. Letoun označený šifrou S-32 měl mít původně širokou plochou výtokovou trysku, společnou pro oba motory, křídlo o negativním šípu -20o, opatřené na koncích závěsníky pro rakety vzduch-vzduch, předkřídlo, ale ne výškovku. Po skončení první etapy projektování se ukázalo, nebude možno dodržet plánované letové charakteristiky pro výrazné překročení hmotnosti. Navíc se změnilo i zadání ze strany vojenského letectva a letoun bylo nutno zcela přepracovat. Konstrukční práce na nové přepracované verzi pak trvaly až do roku 1994. 
     Tradičně se udává, že projekt S-32 byl soupeřem izdělije 1.42 z OKB Mikojana v rámci konkurzu na nový stíhač 5.generace (MFI, mnogofunkcionalnyj frontovoj istrebitěl). V roce 1986 představitelé vojenského letectva rozhodli, že vypracováním nového letounu bude pověřeno Mikojanovo OKB, které navrhlo letoun klasické konstrukce s trojúhelníkovitým křídlem a předkřídlem (viz MiG 1.44). Jedním z hlavních údajných důvodů neúspěchu Suchojova letounu byly horší charakteristiky na nadzvukových rychlostech. Roli měly hrát i důvody politické a hospodářské, OKB Mikojana bylo tradičně zaměřeno výhradně na stíhací letouny a nová zakázka pro něj měla životní význam, na rozdíl od Suchojovců, kteří měli podstatně širší záběr (kromě stíhacích letounů i bitevníky a bombardéry).
     Jak již bylo řečeno, projekt S-32 byl od počátku protiváhou amerického X-29. Teprve až v roce 1988 došlo k zásadnímu obratu. M.Simonov prosadil změnu z původně experimentálního letounu na těžký víceúčelový letoun 5.generace. Hlavním důvodem zřejmě byla vysychající státní pokladna, výdaje na nový bojový letoun byly lépe zdůvodnitelné než financování nějakého experimentu bez praktického významu. Tato informace výrazně zpochybňuje tvrzení o účasti S-32 v nějakém konkurzu na MFI. Nový design byl hotov až v roce 1994 a tehdy již byl MiG 1.44 prakticky připraven ke vzletu.
     Na každý pád nový Suchoj s negativním úhlem šípu přišel počátkem 90.let o životně důležitou státní finanční podporu. Vývoj letounu pak pokračoval v OKB Suchoj z vlastních zdrojů. Byla to v prvé řadě zásluha generálního konstruktéra M.Simonova, který si dobře uvědomoval nadčasovost projektu. Hlavním konstruktérem byl od počátku Michail Pogosjan, v roce 1998 (v souvislosti s přechodem na funkci generálního konstruktéra OKB) předal řízení projektu S.Korotkovovi.

Prototyp

Do roku 1991 se předpokládalo, že budou v IAPO postaveny 3 kusy (1 pro statické a 2 pro letové zkoušky). Vzhledem k omezení financování projektu ze strany státu bylo rozhodnuto postavit 2 exempláře, které budou maximálně využity v procesu testování. Udržet vývoj a tedy i přístup k nejmodernějším technologiím se stalo jednou z hlavních priorit OKB té doby.
     Nakonec byl v roce 1996 postaven pouze jediný letoun a označen indexem S-37 a MFI011.jpg (34978 bytes) neoficiálně nazván "Berkut". Práce probíhaly v dokonalém utajení a financovat jej umožnily zahraniční kontrakty na letouny řady Su-27 (Čína, Indie, Vietnam). V létě roku 1997 byl letoun dopraven do LII v Žukovském. Možnost představení nového stroje se naskytla při příležitosti nadcházející výstavy MAKS 97, nakonec však šlo pouze o "hangárové" předvedení nejvyšším státním představitelům. První let byl plánován na 24.září, pro poruchu jednoho z kanálů systému elektroimpulzního řízení byl však přeložen na následující den. Při prvním třicetiminutovém letu pilotoval stroj zkušební pilot OKB I.Votincev. O nezájmu vojenských kruhů o nový stroj svědčí skutečnost, že na jeho oficiální představení 18.října si nenašel cestu žádný z vyšších představitelů letectva. Do listopadu 1997 probíhala první fáze zkoušek, která pokračovala na jaře následujícího roku. Po úpravě směrovek následovala další fáze v říjnu 1998.
     V létě roku 1999 bylo rozhodnuto představit letoun široké veřejnosti během výstavy MAKS. Do zahájení výstavy v srpnu 1999 měl letoun za sebou více než 50 zkušebních letů. Letové zkoušky na podzvukových rychlostech byly ukončeny v lednu 2000. Potvrdily výhodu konfigurace s křídlem s negativní šípovitostí nad klasickou konstrukcí v manévrovatelnosti. V březnu téhož roku byla zahájeny lety na nadzvukových rychlostech. Testování probíhalo až do října, kdy "Berkut" měl odlétáno více než sto letů. Dosáhl maximální rychlosti M=1,3. Nadzvukové testy prokázaly, že letoun zachovává vysokou manévrovatelnost i při překročení rychlosti zvuku a je plně ovladatelný i při úhlech náběhu vyšších než 1200 a to při minimální i nadzvukové rychlosti. Potvrdily se teoretické předpoklady týkající se aerodynamických charakteristik, možnost dosažení dlouhého doletu a vysoké nosnosti (až 10 tun výzbroje).
     Koncem roku 2000 byla zahájena 3.etapa letových zkoušek, do září roku 2001 se uskutečnilo již přes 200 letů. V letovém programu má S-37 dnes již výrazný náskok před svým soupeřem. Také se ukazuje, že na letounu bylo zřejmě použito daleko více převratných technologií než na MiGu 1.44 a představitelům AVPK Suchoj se jej podařilo znovu zařadit do skupiny oficiálních programů vojenského letectva včetně státní podpory. 
     Berkut (pod novým označením Su-47) se představil na výstavě MAKS 2001 v několika leteckých ukázkách. Velení vojenského letectva opakovaně nesouhlasilo s jeho představením v zahraničí, naposledy byl "na spadnutí" jeho přílet do Le Bourget v červnu 2001. Naproti tomu je zajímavá informace o jeho uvolnění pro export v kategorii těžkých stíhačů, případný zájemce však nebyl oznámen.

Konstrukce

V ruské literatuře je letoun charakterizován pojmem "integrální tandémový triplán (trojplošník)". Pojem integrální konstrukce je podrobněji vysvětlena u Su-27. Letoun je opatřen 3 řídícími plochami (odtud triplán): hlavním křídlem s obrácenou šípovitostí, lichoběžníkovým předkřídlem ("kachní plochy") a plovoucí pomocnou výškovkou. Hlavní křídlo je z 90% vyrobeno z kompozitních materiálů, adaptivní náběžná hrana má negativní šípovitost -20o stupňů, odtoková hrana opatřená standardními jednodílnými klapkami a křidélky -37o. Předkřídlo je větší než u typu Su-35, šípovitost náběžné hrany je +50o a odtokové -16o. Malá výškovka, která u původního projektu S-32 zcela chyběla, má šípovitost náběžné hrany +75o. Lehce divergující SOP (původně byly skloněny k sobě) byly převzaty z rodiny Su-27. Za nimi, po stranách motorových trysek, vybíhají 2 nestejně dlouhá vřetena opatřená dielektrickými kryty. Předpokládá se, že v budoucnu se zde mohou nacházet radiolokátor zadní polosféry a prostředky REB. Oválný trup obsahuje výrazný podíl hliníkových a titanových slitin. Nosová část je kratší, ale zřetelně podobná strojům Su-27/35. Přední podvozek je dvoukolový, jednokolový hlavní podvozek byl převzat z řady Su-27. Použití řady osvědčených prvků vedlo ke snížení nákladů a výrazně urychlilo práce na projektu.
     MFI010.jpg (33786 bytes)Nasávací vstupy vzduchu k motorům, umístěné pod prodlouženými náběžnými hranami křídla, mají čtvrtkruhový tvar a jsou neregulovatelné. Na horní ploše trupu jsou ještě přídavné nasávací otvory. Pohonnou jednotku by měla tvořit dvojice motorů buď Saljut R-79M (vyvíjen v rámci programu Jak-41) nebo Saturn-Ljulka AL-41F. Oba motory mají tah až 175 kN v režimu přídavného spalování a možnost vektorování tahu. Větší šanci má zřejmě AL-41F, neboť se s ním počítá i u Mikojanova MFI. Bohužel v době kompletování prototypu nebyl vývoj obou motorů dokončen a S-37 byl prozatímně vybaven dvojicí motorů Aviadvigatěl D-30F6 o tahu 152 kN vyrobených v permském motorářském závodě a používaných na letounech MiG-31. Nový motor by měl letounu zajistit dlouhodobý let nadzvukovou rychlostí bez použití přídavného spalování.
     Dalším vlastností letounů 5.generace je použití technologie stealth. Při pohledu na nový Suchoj se zdá tvrzení ruských specialistů o stealth vlastnostech Berkuta velmi odvážné. Do úvahy připadá pouze odstínění čelních oběžných kol motorů a umístění zbraní v trupové šachtě. Údajně samotné křídlo se záporným šípem má podstatně menší radarový odraz než křídlo klasické. Pravděpodobné je použití speciálního, radarové paprsky absorbujícího nátěru. Výhledově se počítá s ochlazováním výtokových plynů v tryskách a zastínění těchto trysek.
     Pilot sedí v kabině na vystřelovacím křesle K-36DM, skloněném o 300 dozadu a tým Zvezda pracuje na zcela nové "adaptabilní" sedačce. Letoun je vybaven čtyřnásobně zálohovaným elektroimpulzním řízením nové generace od firmy Avionika. Systém je schopen řešit řadu letových situací automaticky, bez zásahu pilota. Ovládání letounu se děje pomocí "joysticku", podobně jako u prototypu Su-37. O přístrojovém vybavení není toho příliš známo, u demonstrátoru S-37 je zřejmě jen rudimentární. Základ by mohl tvořit víceúčelový radiolokátor N-011M od sdružení NIIP, tradičního dodavatele radarů pro letouny Suchoj, zřejmě v kombinaci s RL zadní polosféry. Radar bude doplňovat optoelektronický lokátor nové generace vpravo před kabinou. Výhledově bude S-37 vybaven kabinou páté generace. Kusé informace hovoří o použití prostředků REB nové generace, jako je např. mrak plazmatu kolem letounu apod.
     Základ protivzdušné výzbroje mají tvořit rakety středního doletu R-77, resp.její verze R-77PD s delším doletem a vyvíjené rakety pro blízký boj K-74, částečně nesené ve 2 šachtách uvnitř trupu. Pravděpodobně, na rozdíl od MiGu 1.44, se nepočítá s raketami dlouhého doletu R-37 a KS-172. Ve škále protizemní výzbroje bude zastoupena zejména nová generace raket jako jsou Ch-31, Ch-35 a dokonce i pětitunová Ch-41 (Moskit). Součástí výzbroje bude 30mm kanón GŠ-301 vestavěný v levém kořeni křídla.

Budoucnost

 Během roku 1999 velení ruského letectva opakovaně prohlásilo, že program S-37 nepředstavuje žádnou prioritu a nemá ani zajištěnu státní finanční podporu. Původní optimistická rétorika představitelů OKB, že letoun S-37 je již prototypem nového stíhače 5.generace, často publikovaná v ruských a světových médiích, byla opuštěna. Letoun (spolu se svým "konkurentem" z kanceláře RSK MiG) začal být označován jako technologický demonstrátor ("létající laboratoř"), určený k vývoji a odzkoušení nových technologií a koncepcí, např.nového elektroimpulzního systému řízení, osvojení nových konstrukčních materiálů a způsobů jejich zpracování, nových palubních systémů, vybavení kabiny včetně nové sedačky, některých netradičních prvků technologie stealth atd.
     Nový ruský stíhací letoun pro XXI.století tedy nejspíše nebude vycházet ani ze Su-47 MFI015.jpg (28058 bytes) ani MiGu-1.44. Od 70.let se výrazně změnily jak ekonomické podmínky, tak politická a vojenská situace ve světě. Generální konstruktér renomovaného institutu GosNIIAS J.Fjodorov dokonce zpochybňuje charakteristiky "3-S", které byly stanoveny při zrodu programu MFI. Podle něj supermanévrovatelnost byla již dosažena na letounu Su-30 s vektorováním tahu motorů a další práce v tomto směru (včetně použití křídla s obrácenou šípovitostí) již nepovedou k výraznému pokroku. Význam blízkého manévrového boje v budoucích konfliktech je přeceňován. Konstrukce motoru, zabezpečujícího spolehlivý výkon na těchto režimech letu, je nesmírně složitá záležitost. Potřeba nadzvukové přeletové rychlosti je důležitá pouze pro letectvo PVO států s rozsáhlým územím (kromě Ruska snad ještě Čína a Indie). Navíc jsou zde k dispozici stroje typu Su-27 a MiG-31 s potenciálem další modernizace. Exportní možnosti nového těžkého stíhacího letounu jsou minimální. 
     Především z ekonomického hlediska bude Rusko muset soustředit na vývoj spíše víceúčelového letounu s normální vzletovou hmotností do 20 tun a v cenové hladině cca 30-40milionů dolarů. Tento problém již před časem vyřešili v USA, kde (dnes hlavně z prestižních důvodů) sice pokračuje výroba těžkých F-22, ale zároveň běží i program JSF (vítězem konkurzu se nedávno stala firma Lockheed Martin se strojem F-35). Američané tak mají ve vývoji lehkého (a levného) víceúčelového letounu náskok a hrozí, že by mohli ze světových trhů postupně vytlačit jak ruské, tak i evropské výrobce vojenské letecké techniky.
     Co se týká stealth charakteristik, na příkladu amerického letounu F-117 je ukázalo, že za "neviditelnost" se musí platit vysoká cena ve formě menší rychlosti, menší bojové zátěže, horší manévrovatelnosti a ovladatelnosti. Jak ukázaly poslední vojenské konflikty, první údery byly vždy vedeny na prostředky PVO protivníka. Po zničení či rozvrácení systému PVO se pak mohou úspěšně uplatnit i letouny s horší stealth charakteristikou, např.těžké bombardéry. Vývoj se bude spíše ubírat cestou bezpilotních úderných letounů. Jedním z faktorů, ovlivňujících "neviditelnost" letounu, je umístění zbraní v trupových šachtách. To ovšem vede ke snížení množství výzbroje.
     Akademik Fedosov z GosNIIAS soudí, že to nejdůležitější na letounu 5.generace budou palubní systémy, jako jsou moderní radiolokátory s aktivní fázovanou anténní mřížkou, výkonné palubní počítače, koordinující maximální automatizaci letových režimů, kabinové displeje nové generace, zobrazující informace o palubních systémech a taktické situaci v okolí (letouny protivníka, prostředky PVO aj.). To vše umožňuje pilotovi pracovat doslova ve virtuálním prostředí. Fedosov přiznává, že v této oblasti má USA stále na Rusko velký náskok.
     Jako odpověď na americký program JSF ruské konstruktérské kanceláře zkoncentrovaly úsilí na vývoj lehkého frontového letounu (viz program LFS). Každá firma vyvíjí několik variant. V nadcházejícím konkurzu bude vybrán skutečný ruský stíhač 5.generace. Rusové odhadují částku na vývoj nového letounu na 2,5-3 miliardy dolarů. Část bude pokryta výnosy z exportu vojenské techniky, jinou možností je spolupráce na vývoji s dalšími státy (Čína, Indie, event. některé evropské země). Zkušenosti a nová technická řešení získaná v rámci programu "těžkých" stíhačů jsou cenným vkladem do rozbíhajícího se programu LFS.