Владимир Ильин - АиВ плюс F-15 и Су-27 История создания, применения и сравнительный анализ

Двигатель АЛ-31ФН

Когда министром обороны стал Д.Ф.Устинов, больше внимания стало уделяться унификации вооружения и его систем с целью экономии средств. Среди прочего было запланировано привести к единым стандартам частотные диапазоны, в которых работали РЛС ВВС и ПВО с тем, чтобы в перспективе создать единый бортовой локатор, который с небольшими изменениями мог бы ставиться на все типы самолетов, а также унифицировать наземные станции наведения. Это, в частности, позволило бы уйти и от того, что в ВВС применялись одни ракеты «воздух-воздух», а в ВВС – другие. Преимущества унификации были очевидны, но чей частотный диапазон выбрать – применяемый в ПВО 3-сантиметровый или 2-см, используемый ВВС? НИИ авиационных систем рекомендовал оставить в качестве стандартного 2-см локатор, разрабатываемый для МиГ-29, который имел лучший энергетический потенциал и более высокую разрешающую способность. На волну длиной 3 см был настроен и локатор самолета F-15, специалисты НИИ АС предвидели неприятности и в этом (хотя, забегая вперед, скажем, что проблемы здесь оказались не у нас, а у американцев). Но в 3-см диапазоне работали системы наведения перехватчиков ПВО, они дорого стоили и имелись в большом количестве. Очевидно, именно это стало главным аргументом в пользу единой 3-см РЛС.

Создание оптико-электронной прицельной системы ОЭПС-27 поручалось ЦКБ «Геофизика». Она предназначалась для поиска, обнаружения и сопровождения целей по ИК-излучению или по видимому контуру, определения расстояния до них с помощью лазерного дальномера и решения прицельных задач в ближнем бою. Вся информация, поступавшая от прицельного комплекса, должна была выводиться на индикатор на лобовом стекле (ИЛС) и индикатор прямой видимости (ИПВ), установленный на приборной панели летчика. Система нашлемного целеуказания в первоначальный состав оборудования не входила, хотя и предлагалась. Су-27 стал первым советским истребителем, на котором комплексирование разнородных систем осуществлялось цифровой вычислительной машиной.

В разгар проектных работ выяснилось, что основной элемент вооружения – ракета К-25 – не оправдала возлагаемых на нее надежд, и для Т-10 придется делать новую УР со всеракурсными головками самонаведения, возможностью атаки малоразмерных целей на фоне земли, в условиях активных и пассивных помех. Начало работ над ней было задано Постановлением СМ СССР от 14 июля 1974 г. В основу проекта заложили модульный принцип, позволяющий, комбинируя стандартные агрегаты, собирать ракеты с различными системами наведения, боевыми частями и двигателями, в том числе и с повышенными энергетическими характеристиками. По основным параметрам новое изделие, названное К-27, должно было превзойти новейшую американскую УР средней дальности AIM-7M «Спарроу», обеспечив решающее превосходство советского самолета над F-15. Однако адаптация «радийной» ракеты К-27Р к локатору самолета Т-10 оказалась трудным делом – ее полуактивная головка (Главный конструктор Е.Н. Ге- ништа) работала в 2-см диапазоне.

Для ближнего боя на конкурсной основе создавались две новые ракеты со всеракурсными тепловыми ГСН и повышенными маневренными характеристиками. На МЗ «Вымпел» работали над К-14 – глубокой модификацией серийной УР К-13М. Конструкторы же МЗ «Молния» пошли на создание оригинальной бескрылой ракеты К-72 с газодинамическим управлением. После установки всеракурсной ГСН и увеличения массы эту ракету все же пришлось оснастить крылом, а управление ею сделать комбинированным. В конечном итоге К-72 показала отличные характеристики и была принята для вооружения Т-10.

Одним из следствий принятия концепции маневренного боя стало признание, что в таком бою основная советская авиапушка тех лет ГШ-23 уже не обеспечивала надежного поражения целей – слишком сократилось время их пребывания на линии огня. Выход увидели в увеличении калибра пушки до 30 мм – более крупные снаряды обладали большим разрушающим действием, да и баллистика их была получше. Специально для Т-10 Тульское КБ под руководством В.П. Грязева и А.Г. Шипунова стало разрабатывать такое орудие.

Опытный самолет Т10-3 с двигателями АЛ-31Ф

Т10-5 использовался для отработки вооружения Су-27

Все эти нововведения были вполне обоснованы, однако масса оборудования и вооружения Т-10, как и предполагал П.О. Сухой, получилась гораздо больше ожидаемой. Чтобы уложиться в заданные лимиты, пришлось повести радикальную борьбу за снижение массы планера, в т.ч. пойти на такой исключительный для советского авиапрома шаг, как проведение прочностного расчета элементов конструкции из условия действия нагрузок, составляющих 85% от расчетных, с возможным последующим усилением конструкции по результатам статиспытаний. Кроме того, удалось убедить ЦАГИ и Заказчика в том, что расчет прочности при максимальной перегрузке следует вести не при 80% запасе топлива на борту, а при половинном – именно в такой конфигурации истребителю предстоит вести воздушный бой.

С проблемой снижения массы планера оказалась тесно связана проблема обеспечения его жесткости. В связи с требованием летать со скоростями до 1500 км/ч у земли и 2500 км/ч на большой высоте, крыло и оперение истребителя были спроектированы с малыми относительными толщинами, что создавало опасность возникновения изгибно-крутильного флаттера крыла. С другой стороны, испытания конструктивно подобных моделей обнаружили малоизученные вертикальные изгибные колебания фюзеляжа. При определенных вариантах заправки и подвески вооружения результатом сложения этих видов колебаний становился особый вид флаттера крыла, который, как назло, в наибольшей мере проявлялся в диапазоне чисел М = 0,85-0,92, т.е. в области основных режимов воздушного боя! Эту сложнейшую проблему решали путем подбора местных значений жесткости сопрягаемых агрегатов, что дало снижение амплитуд колебаний при минимальном росте массы. И все же принятых мер оказалось недостаточно – уже в ходе испытаний на оперение и консоли крыла пришлось установить массивные противофлаттерные грузы. Кроме того, оси вращения половин стабилизатора довелось сдвинуть вперед и установить более мощные рулевые приводы.

Другая большая группа проблем при создании Т-10, имеющего вихревой характер обтекания, была вызвана тем, что традиционные продувки моделей в аэродинамических трубах не позволяли исследовать все ожидаемые режимы полета. На больших углах атаки продувки не гарантировали точности, а динамику закритических режимов уловить в трубном эксперименте было просто невозможно. В этих условиях специалисты ЦАГИ и ЛИИ предложили провести ряд экспериментов на свободно-летающих моделях. П.О. Сухой, тонко реагировавший на все новое, согласился. Методика была отработана в 1973-1974 гг. в проблемной лаборатории при кафедре конструкций самолетов ХАИ, и в 1975 г. институт получил заказ на серию динамически подобных свободнолетающих моделей СЛМТ-10. Первый успешный полет СЛМТ-10 с помощью ракетного ускорителя состоялся в мае 1977 г., в том же месяце начал летать и опытный самолет. Надо было спешить, ведь смысл в таких экспериментах состоял, прежде всего, в опережающем графике испытаний моделей, чтобы заблаговременно выявить опасные режимы полета. Однако вскоре модель разбилась на старте. Тогда было предложено сбрасывать СЛМТ-10 с Ту-16, что и обеспечило проведение большинства экспериментов. Были выполнены десятки полетов моделей в конфигурациях Т-10, Т-10С, Т-10М, Т-10К и других. Интересно, что американцы при создании F-15 также не смогли обойтись без испытаний динамически подобных моделей, однако в те годы в СССР об этом еще не было известно.

Т10-10 долго использовался как учебное пособие в КИВВС

К 1975 г. большинство названных проблем было выявлено, намечены пути их решения, а эскизное проектирование Т-10 завершено. В следующем году на ММЗ «Кулон» (открытое наименование ОКБ П.О. Сухого) построили его полноразмерный макет, тогда же вышло Постановление СМ СССР о строительстве опытных экземпляров самолета. Первый из них, названный Т10-1, был заложен на «Кулоне» еще до выхода Постановления – в начале 1976 г. К концу года он был готов. На «единице» отсутствовало вооружение, часть БРЭО, а в связи с неготовностью АП-31Ф стояли одноконтурные двигатели АЛ-21Ф-ЗАИ, поэтому на ней планировалось провести лишь оценку устойчивости и управляемости.

Вам взлет

Павел Осипович Сухой не дождался готовности Т10-1 – он скончался 15 сентября 1975 г. Сменивший его на посту Генерального конструктора Е.А. Иванов имел много недоброжелателей в МАП и почти два года оставался «временно исполняющим обязанности», что отрицательно сказалось на темпах работ. В 1976 г. последовало новое осложнение – должность главного конструктора Су-27 из-за болезни оставил Черняков. Его преемником стал М.П. Симонов. Ввиду названного выше подхода к обеспечению прочности самолета программа летных испытаний ставилась в зависимость от результатов статических испытаний, начало которых задерживалось. Но гонка вооружений диктовала свои правила: F-15 уже поступал в войска, и методсовет ЛИИ разрешил начать полеты. 20 мая 1977 г. старший летчик-испытатель ОКБ B.C. Ильюшин впервые поднял Су-27 в небо.