Серия «Историческая серия»

В 1982 г. наряду с проектированием палубного истребителя Т-10К на базе Су-27 ОКБ им. П. О. Сухого начало поиск путей дальнейшего повышения скорости, манёвренности и дальности в четырёх основных направлениях.

Размещение малогабаритных ракет воздух — воздух и воздух — поверхность в закрытых отсеках снизило сопротивление самолёта на крейсерском режиме. Это позволяло достичь сверхзвуковой крейсерской скорости без форсажа с меньшим в пять раз километровым расходом топлива.

Одновременно росло аэродинамическое качество в воздушном бою, дополнительную манёвренность дало управление вектором тяги (УВТ) двигателей и крыло обратной стреловидности — КОС. В отличие от обычного, у него срыв потока развивался не от законцовок, что вело к потере эффективности элеронов, а от центроплана, где падение подъёмной силы уравновешивали несущий фюзеляж и развитые наплывы. Статически неустойчивая схема продольного интегрального триплана с ПГО давала сложение подъёмных сил фюзеляжа, крыла и горизонтального оперения на взлёте, манёвре и посадке, и минимизацию сопротивления в крейсерском режиме плюс мощные управляющие моменты для достижения сверхманёвренности.

Это резко повышало возможности палубного истребителя, но сроки его разработки не устроили командование Авиации ВМФ СССР, которое уже ждало серийные Су-33. Зато самолётом заинтересовались Военно-воздушные силы, начавшие программу МФИ («Многофункциональный фронтовой истребитель») для замены Су-27. Истребитель V поколения «Сухой» делал по конкурсу с «МиГом».

Первый проект С-22 рассчитывался под двигатели АЛ-41Ф, Д-30Ф9 и Р179Ф-300 с плоскими соплами, управляемыми в одной или двух плоскостях, и повышенный запас топлива. Но развитие в СССР технологий УВТ привело к созданию намного более эффективных, обтекаемых, лёгких и простых управляемых сопел, с которыми удалось снизить расход топлива и уменьшить потребный объём фюзеляжа.

Следующий проект С-32 имел меньший мидель и новую форму носовой части, не только улучшившую аэродинамику, но и снизившую радиолокационную заметность самолёта. На это были направлены и другие меры — изменение конструкции воздухозаборников, люков, каркаса планера и специальные покрытия частей самолёта.

Он получил современный комплекс вооружения с РЛС с несколькими отдельными фазированными антенными решётками, оптическими датчиками с высокой разрешающей способностью и пассивной системой опознавания. Это позволяло применять управляемые и обычные ракеты и бомбы по всем видам целей с режима свободного манёвра, держа в поле зрения до 24 объектов атаки и обстреливая одновременно 6 из них.

Главной трудностью оказалась разработка силовой схемы крыла — обратная стреловидность определяла необычно высокие значения крутящего момента в его корневом сечении. Для обеспечения его жёсткости пришлось перейти на композиты — из них, в основном из углепластиков, было сделано 90 % деталей консолей. Дело это у нас было новое, и в статических испытаниях первый вариант конструкции приложенных нагрузок не выдержал, что заставило ограничить скорость с 2500 до 1600 км/ч до решения проблемы.

Эскизный проект С-32 был готов на рубеже 1990-х гг., но развал СССР задержал строительство опытных образцов, а новое руководство ВВС России изменило требования к самолёту МФИ, из-за чего в 1996 г. пришлось проводить новую защиту проекта самолёта, который был почти готов.

Его делали лишь для первого этапа испытаний со значительными упрощениями — без части прицельного оборудования, с серийным вооружением и двигателями Д30Ф-6 без УВТ, с использованием многих агрегатов серийного Су-27. Была сделана упрощённая носовая часть фюзеляжа, аэродинамика которой пока не соответствовала утверждённому проекту. В таком виде самолёт получил обозначение С-37, и лётчик-испытатель И. Вотинцев впервые поднял его в воздух 25 сентября 1997 г.

Хотя в 2001 г. самолёту было присвоено войсковое обозначение Су-47, на вооружение он принят не был. Так и не удалось устранить недостаточную прочность крыла, а скорости самолёта были заметно меньше заданных. По сути, С-37 остался чисто экспериментальной машиной. Хотя по проекту он был истребителем уже V поколения, его лётные данные не дотягивали до этого уровня.

На вооружение самолёт С-37 принят не был, и в целом идея КОС для манёвренного истребителя себя не оправдала. Но опыт его разработки и испытаний был использован и в создании перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации ПАК-ФА — Т-50, для отработки вооружения которого С-37 использовался с 2005 г., и для разработок в совершенно новых областях, о которых рассказывать пока рано.

Автор: Сергей Георгиев.

"Техника - молодёжи" №10 за 2019 г.

Исследования показали, что достижению достаточных и маневренности, и дальности сверхзвуковым самолётом мешает его избыточная статическая устойчивость. Она обеспечивает возврат к прямолинейному полёту после воздействия случайных возмущений, например турбулентности, и достигается путём отклонения расположенного сзади за центром масс горизонтального оперения, которое создаёт аэродинамическую силу, уравновешивающую это воздействие. Но она направлена вниз и уменьшает общую подъёмную силу самолёта, создавая к тому же дополнительное балансировочное сопротивление и не позволяя пилоту быстро менять траекторию движения его машины.

Решением проблемы могла стать установка переднего горизонтального оперения, которое будет играть роль управляемого дестабилизатора. ПГО понижает степень статической устойчивости, уменьшая балансировочное сопротивление и крейсерский расход топлива за счёт перевода двигателя на пониженную тягу. Оно же создаёт дополнительные управляющие моменты для демпфирования колебаний самолёта от воздушных порывов и маневрирования с увеличенными перегрузками.

Это решение опробовали в СССР сразу в нескольких ОКБ. Московский машиностроительный завод «Зенит» под руководством А. И. Микояна построил два опытных истребителя Е-8. Первоначально они считались модификацией серийного МиГ-21 (Е-7) и именовались МиГ-21М, но в их конструкцию были внесены настолько существенные изменения, что самолёт отнесли к новому типу и обозначили МиГ-23 (по названию новой разрабатываемой системы вооружения С-23).

От «прототипа» МиГ-21ПФ осталось только крыло, оперение и часть систем, да и то с доработками. Самолёт Е-8 получил новый двигатель Р21Ф-300, соответствующий изменившимся режимам полёта, и подфюзеляжный воздухозаборник с прямоугольным входным сечением, а освободившееся место в носу заняла мощная РЛС «Сапфир-23». Система вооружения С-23 обеспечивала применение двух ракет малой дальности К-13М с тепловым самонаведением или УР средней дальности К-23 — по одной с тепловой и радиолокационной головками самонаведения.

Первый опытный Е-8/1 поднял в воздух Г. Мосолов 17 апреля 1962 г., а 13 июля А. Федотов облетал и Е-8/2. Хотя они пока не получили всего комплекта вооружения, было ясно, что переход на статически неустойчивую схему значительно повышает боевые качества истребителей. Но вместе с тем стали видны и серьёзные проблемы. Пилотирование таких самолётов усложнялось, а установленные на них средства автоматизации демпфирования и обеспечения искусственной динамической устойчивости были пока несовершенны и не гарантировали безопасность на всех режимах полёта. Испытания были прерваны аварией первой машины 11 сентября 1962 г., и хотя она произошла из-за разрушения диска 6-й ступени компрессора двигателя, программа дальнейшего изучения динамики самолётов с пониженной статической устойчивостью на Е-8 была приостановлена. Вместе обе машины выполнили 36 полётов.

На Е-8 не удалось решить ещё одну проблему — ухудшение взлётно-посадочных характеристик истребителей. Ему требовался даже больший аэродром, чем обычному МиГ-21, а летать с грунта его нижний воздухозаборник не позволял в принципе.

В то время был выбран другой способ одновременно улучшить весь комплекс тактико-технических данных — путём перехода на крыло изменяемой стреловидности. Оно дало сокращение разбега и пробега, рост дальности, а после устранения недостаточной прочности — и улучшение маневренности. Такое крыло появилось на новом самолёте ОКБ Микояна, за которым и закрепилось в войсках обозначение МиГ-23. С ним на смену второму поколению истребителей пришло новое, третье. Этот самолёт получил систему вооружения С-23, но с удвоенным, а затем и с утроенным запасом ракет. Её, как и другое оборудование для МиГ-23, предварительно испытали именно на Е-8.

Однако проведённые на Е-8 исследования динамики полёта с пониженной статической устойчивостью не пропали даром — они стали базой для разработки истребителей поколения IV. Внедрение электро-дистанционных систем управления и цифровой вычислительной техники решило вопрос искусственной устойчивости самолётов и позволило достичь тех целей, о которых мы говорили в начале статьи. Так, в Советском Союзе были созданы истребители МиГ-29 и Су-27 с пониженной или отрицательной статической устойчивостью, а затем сверхманевренные Су-30, Су-33 и Су-34 с ПГО, которое улучшило и их взлётно-посадочные качества.

Автор: Сергей Георгиев

"Техника - молодёжи" №5 за 2019 г.

Для штурма звукового барьера и выхода в стратосферу пришлось менять аэродинамику и силовую установку самолётов. Рост стреловидности крыльев и снижение их относительного удлинения (отношения квадрата размаха к площади) уменьшали сопротивление на больших числах Маха. А форсаж (дожигание топлива за турбиной) не только исключал падение тяги турбореактивного двигателя на больших скоростях и высотах, но и увеличивал её. Но у любой медали есть и оборотная сторона…

Такое изменение геометрии вело к падению подъёмной силы, особенно на больших высотах и малых скоростях. Осенью 1957 г. над советской Средней Азией был замечен разведчик противника, шедший на высоте свыше 20 км. Пилот МиГ-19 доложил, что достигнув своего потолка, увидел гораздо выше себя похожий на планер самолёт с длинным прямым крылом. Главком ПВО маршал Савицкий заявил, что таких самолётов нет в природе, но он ошибался — это был Локхид U-2. В том же году руководитель ОКБ-115 А. С. Яковлев начал проектирование высотного разведчика с таким крылом на базе перехватчика Як-25.

В отличие от США, Советский Союз не совершал разведывательных полётов над другими странами, а нуждался в защите от «непрошеных гостей». В то время вероятный противник начал массовую засылку автоматических дрейфующих аэростатов — АДА. Двигаясь в устойчивых воздушных потоках на высоте около 20 км, они проходили всю территорию СССР, собирая шпионские сведения. Для реактивного перехватчика АДА был целью очень сложной.

Согласно вышедшему в 1958 г. Постановлению Совмина СССР высотный самолёт Як-25РВ предназначался для всех видов воздушной разведки в военное время, а в мирное служил для тренировки и испытаний средств ПВО и для перехвата АДА, имея дальность 2500 км на высоте 20 км. Главное отличие этой машины от обычного Як-25 со стреловидным крылом заключалось в том, что в ней было применено прямое крыло с большим удлинением (до 10 единиц). Кроме того, существенным изменениям подверглись компоновка фюзеляжа, шасси, стабилизаторы, стала одноместной кабина, двигатели АМ-9 заменили на высотные Р-11В-300.

Первый полёт на опытном самолёте Як-25РВ выполнил В. П. Смирнов. Требования ВВС были перевыполнены, удалось установить рекорды высоты и дальности. До 18 500–19 500 м полёт затруднений не вызывал, но далее пилотирование требовало повышенного внимания. При превышении скорости начинались сильные вибрации планера, а при снижении её ниже минимальной — раскачка по крену. Допустимый диапазон скоростей был равен всего 10 км/ч, его требовалось держать вручную. Выше 19 600–20 100 м длительного установившегося полёта добиться не удалось из-за самовыключения двигателей.

В августе 1961 г. испытания были закончены. Самолёт, который вначале рассматривался как чисто экспериментальный, был принят на вооружение. В том же году первый серийный Як-25РВ был сдан авиазаводом № 99 в Улан-Удэ. Помимо базового варианта там строились пилотируемые и беспилотные самолёты-мишени Як-25РВ-I и РВ-II — их значение для развития авиационных и ракетных средств ПВО было даже больше, чем появление в ВВС СССР высотного разведчика. С помощью этих машин конструкторы научились делать, а строевики — применять сверхзвуковые перехватчики и зенитные ракетные комплексы, которые надёжно закрыли наше небо для «Локхид» U-2.

Такие самолёты как Як-25РВ, в частности, были в 99-м Гвардейском Забайкальском отдельном авиаполку — хотя он именовался разведывательным, но обеспечивал работу полигона ПВО на Балхаше. Разведчики Як-25РВ базировались, например, в Восточной Германии и в Польше, но и там использовались в основном как самолёты-цели для тактических перехватов, в которых оружие не применялось. Они не летали над сопредельными странами, по крайней мере, авиации НАТО ни разу не удалось такой самолёт засечь. В западной прессе сообщалось о полётах Як-25РВ над Пакистаном, Индией и Китаем, но вполне возможно, это была ложная информация для прикрытия действий американских U-2 с территории Ирана и того же Пакистана.

Многие строевые машины были переоборудованы в радиационные разведчики Як-25РР и РРВ со спецоборудованием в контейнерах. Они следили за воздействием наших ядерных испытаний на природу и наблюдали за чужими атомными взрывами, не нарушая границ. А вот перехватчик аэростатов Як-25ПА так и остался в проекте.

Завод № 99 построил 155 самолётов Як-25РВ, которые служили более 15 лет до поступления на вооружение МиГ-25 и мишеней на базе крылатых ракет — так из экспериментальной машины получился неплохой боевой самолёт.

Автор: Сергей Георгиев.

"Техника - молодёжи" №2 за 2019 г.

К началу 1930-х гг. перед разработчиками истребителей встала проблема выбора схемы — моноплан с большой нагрузкой на крыло давал скорость, но у биплана были лучше манёвренность, скороподъёмность, потолок и дальность. В ответ был создан ряд проектов изменения площади несущей поверхности за счёт размаха или хорд крыла, но в 1937 г. конструктор ленинградского завода № 23 Василий Васильевич Никитин предложил превращать биплан в моноплан, складывая нижнее крыло так, чтобы оно прижималось к бокам фюзеляжа и к нижним поверхностям верхнего крыла.

Его поддержал лётчик-испытатель Владимир Васильевич Шевченко, который организовал постройку макета самолёта в Московском авиатехникуме. Весной 1938 г. его осмотрели начальник ВВС Локтионов, Нарком оборонной промышленности Каганович и Нарком обороны Ворошилов, который доложил о проекте И. В. Сталину. Для постройки самолёта на московском заводе опытного самолётостроения № 156 было организовано специальное КБ № 30, Главным конструктором которого был назначен Шевченко, а Никитин стал его замом. Они должны были представить на Государственные испытания «Истребитель складной» (ИС) в двух вариантах — с серийным мотором М-63 в 1000 л.с. в октябре 1939 г. и с новым высотным двигателем близкой мощности М-88 — в декабре.

Даже для опытного конструктора Никитина это оказалось сложное задание, не говоря уже о лётчике Шевченко. Им пришлось решать множество проблем, причём гидропневматический агрегат уборки и выпуска нижнего крыла оказался не самой сложной из них. Наибольшие трудности вызвал задний лонжерон верхнего крыла, который имел слишком малую высоту у корня, поскольку там была ниша под нижнее крыло. Шасси вообще пришлось полностью переделывать.

Но вот после статических прочностных испытаний, продувок в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ и доработок машины по их результатам опытный самолёт ИС-1 вывезли на аэродром ЛИИ в Раменском и 29 мая 1940 г. лётчик Кулешов выполнил на нём первый полёт — пока без уборки шасси и нижнего крыла. Но дальнейшие испытания передали более опытным пилотам — Шиянову, Гринчику и Супруну. Они и отработали основную программу испытаний, в том числе и с уборкой крыла — механизм работал надёжно, а самолёт устойчивости и управляемости не терял. Крыло убиралось за 6–7 с, и это можно было делать даже в бою.

На малых скоростях наблюдался несильный бафтинг (вибрация) хвостового оперения, не укладывалась в норму курсовая устойчивость, сразу после уборки крыла самолёт «зависал на ручке управления» — её тянуло вперёд с силой 2–3 кг, но всё это легко устранялось. Хуже было другое — по своим лётным данным, за исключением манёвренности, самолёт отставал не только от новых истребителей И-200 (МиГ-1), И-26 (Як-1), И-301 (ЛаГГ-3), но и от серийных И-16 и И-153. Не устраивало Заказчика и вооружение из четырёх пулемётов ШКАС калибра 7,62 мм — нужны были крупнокалиберные пулемёты, а лучше пушки. Военные не приняли ИС-1 на государственные испытания и настояли на переводе машины из категории опытных в экспериментальные, а это делало невозможным её принятие на вооружение. К тому времени стало понятно, что пути повышения всего комплекса лётных данных истребителей лежат в направлении улучшения их силовых установок и аэродинамики. Что интересно, манёвренность ИС-1 оказалась лучше в конфигурации не биплана, как думали Шевченко и Никитин, а моноплана. Хотя ИС был прост и приятен на взлёте и посадке, прекрасно «держал» боковой ветер и не стремился отклониться от направления взлёта, в остальном он оказался хуже новых истребителей, которые имели более высокое аэродинамическое качество.

«Дублёр» ИС-2 с мотором М-88, улучшенным капотом и убирающейся хвостовой опорой шасси так и не был облётан. Приказом по Наркомату авиапромышленности № 386 от 28 апреля 1941 г. все работы по самолётам ИС, включая достроенный ИС-2, а также проектирование ИС-3, ИС-4, ИС-Х, ИС-ХГ и ИС-ПБ, были прекращены, а КБ-30 расформировано. Сотрудники и имущество были распределены по другим предприятиям НКАП.

Идея «складного истребителя» опередила своё время — тогда те же цели достигались путём совершенствования классических конструкций самолётов, тщательного подбора площадей крыла, оперения и рулевых поверхностей, а также внедрения более эффективной механизации крыла — закрылков и предкрылков.

Хотя после войны Шевченко предложил проект реактивного перехватчика со складным крылом, и он тоже поддержан не был, позднее внедрять изменяемую геометрию крыла всё же пришлось. На самолётах МиГ-23/27, Су-17, Су-24, Ту-22М и Ту-160 параметрами управления стали не только стреловидность и относительная толщина крыла, но и его площадь. А значение самолётов ИС для отечественного авиастроения заключалось в том, что их испытания подтвердили — самолёт при этом устойчивость и управляемость сохраняет.

Автор: Сергей Георгиев.

"Техника - молодёжи" №13 за 2018 г.

Изменяющиеся крылья Бакшаева
ИС-1

САМ-13 напоминал советский АНТ-23, но был не тяжёлым, а лёгким истребителем. Ещё больше он походил на голландский Фоккер D.XXIII, созданный чуть раньше, но тот имел двухкилевое оперение, тогда как у САМ-13 киль был один, как и на АНТ-23. Но самым передовым элементом проекта было шасси с носовым колесом — впервые в СССР наряду с ДВБ-102 Мясищева.

Самолёт построили в мастерских Воронежского авиатехникума при участии завода № 18 к концу 1939 г. Моторы «Бенгали» от компании «Рено» купили во Франции. Проект предусматривал установку на машину четырёх 7,62-мм пулемётов Ультра-ШКАС скорострельностью по 6000 выстр./мин, радиостанции и брони, но на самолёте всего этого не оказалось из-за недоработанности документации — проектирование шло «не на кульмане, а на верстаке».

Первый полёт весной 1940 г. выполнил лётчик-испытатель Фиксон. Даже на земле механизм уборки и выпуска шасси работал плохо и им воспользоваться так и не рискнули. На разбеге САМ-13 слишком быстро поднимал нос, что пилоту не нравилось, хотя самолёт «бежал» устойчиво. По воспоминаниям Москалёва, в одном из семи полётов достигли скорости 520–560 км/ч у земли. Однако сомнения вызывает не только точность замера, который, вопреки правилам, проводился на мерной базе всего 1 км, но и правдивость этих слов, ведь шасси не убирали.

Установка вооружения, радио и бронирования увеличивала взлётный вес более чем на 15 %, что неизбежно сказалось бы на лётных данных, которые были сочтены завышенными. Самолёт не был принят как опытный образец истребителя; тем не менее зам. наркома авиапромышленности по опытному самолётостроению А. С. Яковлев распорядился продолжить работы по нему как по экспериментальной машине. Но дальнейшее их продолжение на загруженном выпуском ДБ-3ф заводе № 18 было невозможно, и работу передали в ЦАГИ, выделив в помощь бригаду, командированную с таганрогского авиазавода № 31, а продолжение лётных испытаний поручили М. Л. Галлаю. Но тот оценил работу шасси как крайне неудовлетворительную и ни одного полёта сделать не смог.

Далее САМ-13 передали на продувки с целью определения максимальных скоростей по тяге и флаттеру. Позже Москалёв утверждал, что эти эксперименты показали возможность получения скорости 700 км/ч на высоте 4000 м, но официального заключения ЦАГИ об этом он не имел.

К тому времени была построена летающая лаборатория для исследования шасси с носовой опорой на базе бомбардировщика СБ, и САМ-13 больше ни для чего интереса не представлял.

Силовая установка типа «тяни-толкай» уже была исследована в СССР с неизменно отрицательным результатом, а моторы «Бенгали», которые собирались запускать в производство, оказались не востребованы, и их выпуск прекратили.

Москалёв пытался доказать ценность своего самолёта именно как истребителя, но Яковлев отказался включить его в план на 1941 г. в силу невозможности установки достаточно сильного вооружения. Пулемёты У-ШКАС в серию не пошли, обычные давали снижение мощи огня втрое, да и пуля винтовочного калибра уже не годилась против новых боевых самолётов вероятного противника — Германии. К тому же оставался вопрос аварийного покидания самолёта с винтом за кабиной — механизм его стопорения не работал.

На этой почве между Москалёвым и Яковлевым возник служебный конфликт, что, впрочем, не помешало продолжению строительства собственного опытного завода для этого конструктора, финансирование для которого Яковлев неизменно выделял. Но позиция его в отношении САМ-13 оставалась твёрдо отрицательной. И это было правильно — самолёт действительно был лишь экспериментальным, совершенно не приспособленным для установки вооружения, бронирования и оборудования, необходимых боевой машине. Не говоря уже о том, что Москалёв не смог подтвердить достижимость заявленных им лётных данных испытаниями.

Москалёв не оставил работы в авиации и даже создал несколько типов летательных аппаратов, которые строились малыми сериями. Как водится, конструктор-неудачник нашёл себя на преподавательской работе, придя в 1948 г. в Военно-инженерную академию им. Можайского.

Автор: Сергей Георгиев.

"Техника - молодёжи" №11 за 2018 г.

"Самая "Стрела"