Помоги проекту - поделись книгой:
ШТУРМОВИК ИЛ-20
Великая Отечественная война потребовала отложить экспериментальные работы и сосредоточиться на массовых образцах вооружений, таких как штурмовик Ил-2. Но наряду с неоспоримыми преимуществами этот самолёт обладал и определёнными недостатками. Например, атакуя цель с бреющего, лётчик был вынужден открывать огонь издали, не имея времени на прицеливание. Попытки использовать пикирование на скоростях, свойственных штурмовикам, вели к росту потерь, а в горизонтальном полёте мотор перед кабиной быстро закрывал пилоту цель.
Главный конструктор ОКБ-240 Сергей Владимирович Ильюшин предложил улучшить обзор, сместив кабину вперёд. В 1942 г. он создал проект одноместного штурмовика МШ с мотором за кабиной, но вплотную заняться этим вопросом удалось только после Победы. Постановлением Совмина СССР 11 марта 1947 г. ему поручалось проектирование штурмовика Ил-20, который был бы лучше серийного Ил-10 по скорости, бронированию, вооружению и обзору. Для этого он поместил лётчика над мотором — через огромное, на всю высоту кабины, 100-мм бронестекло он мог смотреть вниз на угол 37°.
В фюзеляже стояли две 23-мм пушки или одна калибра 45 мм под углом 22° вниз для «полива огнём» протяжённых целей, точечные поражались двумя горизонтальными 23-мм орудиями в крыле. Оборону верхней части задней полусферы обеспечивала дистанционно-управляемая установка Ил-ВУ-11 сразу за кабиной с одной пушкой 23 мм, а нижней — авиационный гранатомёт. Был и вариант машины, у которой в самом хвосте фюзеляжа монтировалась турель Ил-КУ-8 с двумя 23-мм пушками — с ней необходимость в гранатомёте отпадала. В крыльевые отсеки можно было загрузить четыре фугасных бомбы калибра до 100 кг или 300 кг мелких противотанковых бомб ПТАБ, с внешней подвеской бомбовая нагрузка увеличивалась до 700 кг и 4 реактивных снаряда РС-82. Мотор, радиаторы и баки, кабины пилота и стрелка-радиста со всех сторон прикрывала стальная комбинированная (с «мягким» экраном) броня и бронестёкла. Её общий вес в варианте с установкой Ил-ВУ-11 достигал 2009 кг, из которых 169 приходилось на спецстёкла. Как и на других штурмовиках Ильюшина, металлическая броня была частью силовой схемы планера. Наконец, Ил-20 имел оборудование для полётов в сложных метеоусловиях и ночью, в т. ч. противообледенительную систему на бензиновых горелках.
Проект был направлен в НИИ ВВС в феврале 1948 г., а в июле макет в варианте с установкой Ил-ВУ-11 был предъявлен к защите. В подписанном 21 июля 1948 г. акте председатель Государственной макетной комиссии Главком ВВС Маршал авиации К. А. Вершинин сделал разработчикам серьёзные замечания, ставящие под сомнения саму идею самолёта. Например, Заказчику не понравилось, что одновременно по цели можно было стрелять только из крыльевых или фюзеляжных пушек. Были и другие вопросы, но Ильюшин стал самолёт строить, заменив только неподвижные наклонные фюзеляжные орудия на четыре пушки в крыльях, которые могли отклоняться вниз, отслеживая перемещение цели под штурмовиком. Все пушки были теперь нового типа — Ш-3 Б. Шпитального калибра 23 мм. Кроме того, обеспечивалась внешняя подвеска двух бомб калибра до 500 кг или четырёх по 100 кг и усиливалось ракетное вооружение. 5 декабря 1948 г. первый полёт на Ил-20 выполнил лётчик-испытатель В. К. Коккинаки с ведущим инженером Виноградовым. Скорость оказалась не выше, чем у серийного Ил-10, а мотор М-47 конструкции М. Р. Флисского работал ненадёжно и не позволил снять с опытной машины все положенные данные. Но это было ещё полбеды — никуда не делись недостатки, выявленные при защите макета.
Подход к мотору был неудобен, из кабины пилота техник работал на нём вниз головой, для снятия крышек блоков цилиндров при замене свечей двигатель надо было снимать. Лётчик войти в кабину при работающем моторе не мог. Увеличение миделя и боковой проекции самолёта обещало рост числа попаданий в него при обстреле с земли и с воздуха, и рост веса брони по сравнению с Ил-10 не улучшал живучесть. Не было аварийного сброса фонарей кабин, а при аварийном покидании самолёта лётчик мог попасть под близко расположенный к кабине винт.
Постановление Совмина от 14 мая 1949 г. прекратило испытания Ил-20. Улучшить обзор вперёд и вниз удалось только на реактивных самолётах, двигатели которых «ушли» из носовой части, но ОКБ-240 Ильюшина не воспользовалось этим в проекте нового штурмовика Ил-40.
МНОГОЦЕЛЕВОЙ ВЫСОТНЫЙ САМОЛЁТ ЯК-25РВ
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.
ИСТРЕБИТЕЛЬ МИКОЯН Е-8
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.
ПЕРЕХВАТЧИК АЭРОСТАТОВ М-17 И РАЗВЕДЧИК-ЦЕЛЕУКАЗАТЕЛЬ М-55
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.
Постройку машины поручили авиазаводу в Кумертау, который выпускал вертолёты Камова и беспилотные разведчики Ту-143. Ещё одно изделие оказалось непосильной нагрузкой для предприятия, и на испытания М-17 передали только в 1978 г. Ни дирекция завода, ни руководство ЭМЗ не обеспечили условий для их проведения, и при незапланированном взлёте 27 декабря лётчик Чернобровкин допустил ошибку и разбился.
К тому времени были найдены другие способы борьбы с АДА, противник применял их всё реже, и встал вопрос, что делать с М-17, производство которого передали в Смоленск. Там совместно с ЭМЗ построили ещё два самолёта — первый использовали для испытаний, а второй, названный «Стратосфера», — в научных исследованиях. Но, даже сняв пушку, места под аппаратуру не нашли.
В начале 1980-х гг. появилась идея ударного комплекса в составе высотного самолёта-целеуказателя, способного обнаруживать малоразмерные замаскированные цели на линии фронта и в ближнем тылу врага, и оперативно-тактических ракет сухопутного базирования. Для этого предполагалось создать модификацию М-17РМ, но компоновка не позволяла разместить требуемую аппаратуру весом 1500 кг с её датчиками и антеннами. Тогда в той же схеме был сделан новый самолёт М-55, отличавшийся пропорциями, увеличенной гондолой фюзеляжа и двумя двухконтурными двигателями Д30В-10.
Боевые системы были размещены в съёмных модулях в гондоле фюзеляжа, хвостовых балках и контейнерах под крылом. Опытный самолёт М-55 был построен Смоленским авиазаводом и ЭМЗ и совершил первый полёт 16 августа 1988 г. Хотя он успешно прошёл испытания и показал очень высокие лётные данные, на вооружение его не приняли — в 1991 г. СССР распался, в России началось поспешное сокращение вооружённых сил. Смоленский авиазавод успел построить четыре серийных разведчика-целеуказателя М-55, но один из них разбился, а два других переоборудовали для научных исследований. Они участвовали в полётах в Арктике по программе «Глобальный резерв озона» и показали, что с этим нужным для жизни на Земле газом не так всё плохо, как кажется некоторым экологам. Перед подобным американским ER-2 самолёт М-55 «Геофизика» имел преимущества в продолжительности полёта и способности выдерживать турбулентность, но спрос на такие исследования оказался ограничен. Проект «Геофизика-2» не нашёл своего заказчика, как и воздушно-космическая система М-55Х для запуска туристического космолёта C–XXI «Клипер», и ряд других интересных предложений.
И всё же М-17 и М-55, установившие 30 мировых рекордов высоты, скороподъёмности и скорости полёта, дали бесценный материал для создания высотных самолётов будущего — сейчас эта задача вновь стоит на повестке дня. Они не встали в строй, но дали важнейшие научные результаты, необходимые для движения вперёд. Такой подход к делу — самая яркая черта авиаконструктора Владимира Мясищева и его последователей.
Поделиться книгой: