Сергей Георгиев - Экспериментальные самолёты СССР

Экипаж — 1 чел.

Преодоление звукового барьера открывало перед истребительной авиацией новые возможности, но увеличение скорости и высотности привело к ухудшению маневренности и дальности полёта, что обесценивало полученные преимущества. Радиус действия можно было увеличить за счёт перехода на экономичные высокотемпературные двухвальные турбореактивные двигатели, но решение этой задачи в комплексе требовало и других мер.

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.

Двигатель — Р21Ф-300

Взлётная тяга — 7200 кгс

Вес пустого — 6800 кг

Взлётный вес — 8300 кг

Скорость у земли — 1100 км/ч

Скорость на высоте 14 750 м — 2230 км/ч

Потолок — 20 300 м

Размах крыла — 7,15 м

Площадь крыла — 23 м 2

Длина самолёта — 14,9 м

Вооружение — 2 ракеты К-23Р/Т средней дальности или 2 К-13М малой дальности

С января 1956 г. страны НАТО стали использовать для разведки территории СССР автоматические дрейфующие аэростаты — АДА. Для обычных перехватчиков и зенитных ракет это была очень трудная цель, и в 1967 г. перед вновь созданным Экспериментальным машиностроительным заводом была поставлена задача создать самолёт М-17, способный сбить АДА, медленно движущийся на высоте до 20 000 м. Разработку возглавил руководитель ЭМЗ В. М. Мясищев.

Ракеты стоили дорого, а вероятность их попадания в шар была низкой, потому он выбрал пушку ГШ-23. Но чтобы лётчик успел прицельно расстрелять АДА, самолёт должен двигаться с минимальной скоростью и при этом сохранять устойчивость, что на такой высоте очень сложно. Надо уменьшать нагрузку на крыло, увеличивая его площадь, но в стратосфере в общем сопротивлении самолёта растёт доля сил трения, это ведёт к потере дальности. Хорошее отношение подъёмной силы и сопротивления у планеров, но они не летают на таких высотах. Для М-17 потребовалось создать новый сверхкритический профиль крыла, который разрешал это противоречие. Сопротивление трения с подъёмом на высоту растёт с ростом вязкости воздуха, что ведёт также к потерям давления в воздухозаборнике и в сопле двигателя. Это заставило сделать входные устройства боковыми, а фюзеляж превратить в короткую гондолу, сократив воздушный тракт до минимума. Так родилась редкая у нас двухбалочная схема самолёта. Рыбинское КБ машиностроения для М-17 на базе бесфорсажного одновального турбореактивного двигателя сверхзвукового лайнера Ту-144 создало высотный РД36-51В со взлётной тягой 6000 кгс. Хотя на высоте 21 км она падала в 10 раз, высокое аэродинамическое качество позволяло самолёту устойчиво лететь.