ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 1013
Скачиваний: 8
Основными соперниками ПФИ в воздушном бою считались американские перспективные истребители F-15 фирмы "Макдоннелл-Дуглас", Р.53О и YF-17 (Р.600) фирмы "Нортроп" (позднее вместо двух последних стал рассматриваться F-16 фирмы "Дженерал Дайнемикс"). В качестве типовых воздушных целей для перехвата рассматривались американские тактические истребители F-4E и F-111A, западноевропейские истребители-бомбардировщики MRCA ("Торнадо") и "Ягуар", а также китайские J-6 (копии устаревших советских истребителей МиГ-19, в большом количестве входившие в состав ВВС КНР).
Предполагалось, что одной из основных отличительных особенностей ПФИ, по сравнению с истребителями предыдущего поколения (МиГ-23, Су-15), обеспечивающей успешное решение боевых задач, станет высокая маневренность самолета. Требование высокой маневренности в воздушном бою планировалось реализовать за счет использования мощных, легких и экономичных двигателей 4-го поколения, которые обеспечивали бы истребителю тяговооруженность более 1, а также применения компоновочных схем самолета с повышенным аэродинамическим качеством.
Аванпроект самолета Су-27, в целом удовлетворявшего ТТТ ВВС к ПФИ, был разработан в ОКБ П.О.Сухого во второй половине 1971 г. В нем были рассмотрены два варианта компоновки истребителя - интегральная и классическая, разработанные в двух бригадах отдела проектов (начальники бригад ВАНиколаенко и А.М.Поляков, руководители работ В.ИАнтонов и А.И.Андрианов соответственно) и получившие условные наименования Т-101 иТЮ-2 (не путать с названиями первых опытных самолетов Су-27, появившихся в 1977-1978 гг.!).
Представленный в аванпроекте вариант самолета, выполненного по интегральной схеме, в целом соответствовал первому внешнему виду Т-10, подготовленному в отделе проектов в начале 1970 г. Он также предусматривал плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, применение изолированных гондол двигателей с воздухозаборниками под центропланом и двухкилевого оперения. В головной части фюзеляжа размещались носовой отсек (в котором устанавливались РЛС и оптико-электронная прицельная система с подфюзеляжным размещением оптического блока), кабина экипажа, ниша передней опоры шасси, подкабинный и закабинный отсеки оборудования. В средней части фюзеляжа, выполненной в виде одного целого с центропланом, располагались основные топливные баки, ниши основных опор шасси, а под ней - средние части гондол двигателей с воздушными каналами. Хвостовая часть фюзеляжа включала мотоотсеки двигателей и центральную балку с отсеками самолетного оборудования.
Крыло оживальной формы с плавным изменением угла стреловидности по передней кромке от наплыва к законцовке (угол стреловидности базового крыла 45╟, удлинение 3.38, сужение 6.57) и значительной аэродинамической круткой оснащалось односекционными закрылками и элеронами. Механизация передней кромки предусмотрена не была. Консоли цельно-поворотного горизонтального оперения имели косые оси вращения и устанавливались по бокам мотогондол ниже плоскости крыла. Вертикальное оперение включало два киля с рулями направления, закрепленные со значительным углом развала на мотогондолах, и два подфюзеляжных гребня (по бокам мотогондол). На верхней поверхности хвостовой части фюзеляжа между гондолами двигателей размещался тормозной щиток. Расположенные под центропланом воздухозаборники прямоугольного сечения с горизонтальным клином торможения выполнялись регулируемыми с помощью передней и задней подвижных панелей и снабжались створками подпитки на боковых стенках. Для слива пограничного слоя верхняя стенка воздухозаборника была отодвинута от нижней поверхности центроплана, где был организован клин слива.
Шасси выполнялось по трехопорной схеме (это было одно из основных отличий компоновки Т-101 от первого внешнего вида). Вынесенная вперед разгруженная носовая стойка шасси, снабженная одним колесом, убиралась в нишу фюзеляжа назад по полету. Основные опоры шасси с двухколесными тележками, выполненными по схеме "тандем", убирались в ниши средней части фюзеляжа между мотогондолами. Недостатком такой схемы была относительно небольшая колея шасси (всего около 1.8 м). Для размещения вооружения было предусмотрено 6 точек подвески под крылом и по одной - под воздушными каналами двигателей. Длина самолета составляла 18.5 м, размах крыла - 12.7 м, площадь крыла - 48 м2, высота самолета на стоянке - 5.2 м.
Представленный в аванпроекте вариант Т-10, выполненный по традиционной схеме, представлял собой высокоплан с боковыми воздухозаборниками, двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа и двухкилевым оперением. Как и у варианта интегральной схемы, в головной части фюзеляжа размещались носовой отсек РЛС и оптико-электронной прицельной системы (с датчиками под носовой частью), кабина экипажа, подкабинный и закабинный отсеки оборудования, ниша передней опоры шасси (в закабинном отсеке). В средней части фюзеляжа располагались основные топливные баки, а по бокам - воздухозаборники, переходившие в воздушные каналы двигателей. Под воздушными каналами были скомпонованы ниши основных опор шасси, а под правым каналом, впереди ниши шасси - отсек встроенной пушечной установки. Хвостовая часть фюзеляжа представляла собой два мотоотсека, в которых устанавливались рядом, вплотную друг к другу, два двигателя с нижним расположением коробок самолетных агрегатов, разделенные противопожарной перегородкой.
Крыло с плавным изменением угла стреловидности по передней кромке имело удлинение 2.8 и сужение 4.25. Механизация крыла включала две секции закрылков и отклоняемые носки, для управления по крену использовались элероны. По компоновке хвостового оперения самолет практически полностью соответствовал варианту интегральной схемы, только консоли стабилизатора, также расположенного ниже плоскости крыла, имели значительный угол отрицательного поперечного V (-6╟). Боковые воздухозаборники прямоугольного сечения с горизонтальным клином торможения выполнялись регулируемыми с помощью передней и задней подвижных горизонтальных панелей и снабжались створками подпитки на боковых стенках. Для слива пограничного слоя боковая стенка воздухозаборника была отодвинута от борта фюзеляжа, где был организован клин слива.
Трехопорное шасси включало переднюю двухколесную опору, убиравшуюся в нишу закабинного отсека головной части фюзеляжа, и основные опоры с тремя установленными на одной оси колесами небольшого диаметра, убиравшиеся назад по полету в отсеки фюзеляжа под воздушными каналами двигателей. Применение такой схемы позволило увеличить, по сравнению с вариантом интегральной компоновки, колею шасси (до 3 м), однако полностью убрать колеса в ниши также не удалось, поэтому были предусмотрены выступающие в поток обтекатели ниш. Для размещения вооружения на самолете имелось 6 точек подвески под крылом и две точки под средней частью фюзеляжа. Длина самолета составляла 17.3 м, размах крыла - 11.6 м, площадь крыла - 47.4 м2.
Нормальная взлетная масса обоих вариантов Т-10 оценивалась в 18000 кг. В соответствии с заданной стартовой тяговооруженностью 1.15, тяга двигателей должна была составить 10300-10400 кгс. В начале 70-х гг. двухконтурные турбореактивные двигатели такого класса тяги разрабатывались в трех моторостроительных ОКБ: МЗ "Сатурн" (Генеральный конструктор А.МЛюлька), Пермском моторостроительном КБ (главный конструктор П.А.Соловьев) и ММЗ "Союз" (Генеральный конструктор С.К.Туманский). Характеристики трех таких двигателей, имевших названия соответственно АЛ-31Ф, Д-ЗОФ-9 и Р59Ф-ЗОО, и были положены в основу расчета летно-технических характеристик Т-10. Окончательный выбор типа применяемых на Т-10 двигателей решено было сделать после защиты аванпроекта на основании заключения ведущего отраслевого института по данной тематике - Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ).
В состав вооружения обоих вариантов Су-2 7 на этапе аванпроекта были включены две ракеты средней дальности К-2 5 с полуактивными радиолокационными головками самонаведения и 6 ракет ближнего боя К-60 с тепловыми головками самонаведения. Боекомплект встроенной двухствольной пушки АО-17А калибра 30 мм составлял 250 патронов. Бортовое радиоэлектронное оборудование Су-27 включало систему управления вооружением (СУВ), навигационный и пилотажный комплексы, бортовой комплекс обороны, аппаратуру связи и государственного опознавания. В состав системы управления вооружением входили бортовая радиолокационная станция "Сапфир-23МР" (С-23МР), имевшая дальность обнаружения воздушных целей 40-70 км в свободном пространстве и 20-40 км на фоне земли (в передней и задней полусферах), оптико-электронная прицельная система (комбинация следящего теплопеленгатора и оптико-телевизионного визира), нашлемная система целеуказания, два вычислителя - аналоговый АВМ-23 и цифровой "Орбита-20", система управления оружием, аппаратура сопряжения и т.п. Отображение информации от РЛС и ОЭПС должно было осуществляться на индикаторе на электронно-лучевой трубке.
В состав навигационного комплекса входили: аппаратура инерциальной курсовертикали ИКВ-72, доплеровский измеритель скорости и угла сноса "Поиск", система воздушных сигналов, радиотехническая система ближней навигации "Радикал", автоматический радиокомпас, самолетный ответчик СО-72, навигационный вычислитель "Маневр" и навигационный картографический планшет. Пилотажный комплекс включал систему автоматического управления, радиовысотомер и пилотажные приборы. Отображение пилотажной информации осуществлялось также на индикаторе на фоне лобового стекла. Бортовой комплекс обороны состоял из станции предупреждения об облучении (станции радиотехнической разведки) "Бере-за-П", теплопеленгатора пуска ракет "Пион-Л", станции обнаружения лазерного облучения, станции активных радиолокационных помех "Герань-Ф" и цифрового вычислителя. В состав аппаратуры связи и госопознавания входили две связные радиостанции -"Журавль-30" (УКВ диапазона) и "Журавль-К" (KB диапазона), аппаратура засекречивания переговоров, командная радиолиния управления "Радуга-Борт" для наведения самолета на цель с наземного командного пункта, запросчик и ответчик системы государственного опознавания, речевой информатор и др.
На основе расчетов основных характеристик самолета, выполненных в ОКБ с использованием исходных данных по двигателю АЛ-31Ф (тяга 10300 кгс), ожидаемых весовых характеристик комплектующих изделий бортового радиоэлектронного оборудования и результатов продувок моделей Т-10 в аэродинамических трубах ЦАГИ, в аванпроекте приводились следующие основные данные самолета (для варианта с интегральной компоновкой, с расчетным боекомплектом из двух ракет К-25, шести ракет К-60 и полным боезапасом пушки):
нормальная взлетная масса (без ПТБ) -18000 кг; -максимальная взлетная масса (с ПТБ) - 21000 кг;
максимальная скорость полета на высоте 11 км- 2500 км/ч;
максимальная скорость полета у земли - 1400 км/ч;
практический потолок с 5096 остатком топлива-22500м;
максимальная скороподъемность у земли с 50% остатком топлива - 345 м/с;
максимальная эксплуатационная перегрузка с 50% остатком топлива - 9;
время разгона на высоте 1000 м с 50% остатком топлива: - от 600 до 1100 км/ч -125 с; -от 1100до 1300км/ч -6с;
практическая дальность полета у земли со средней скоростью 800 км/ч: - без ПТБ - 800 км; - с ПТБ -1400 км;
практическая дальность полета на большой высоте с крейсерской скоростью: - без ПТБ - 2400 км; - с ПТБ - 3000 км;
длина разбега на грунтовой ВПП: - без ПТБ - 300 м; - с ПТБ-500 м;
длина пробега с использованием тормозного парашюта - 600 м.
В связи с тем, что полученные расчетным путем характеристики дальности Су-27 несколько уступали требованиям ВВС, в аванпроекте были сформулированы предложения по приведению их в соответствие ТТТ. В число таких мероприятий входили: увеличение внутреннего запаса топлива и взлетной массы (до 18800 кг), снижение удельного веса разрабатываемого двигателя (с 0.12 до 0.1) при сохранении его тяги, уменьшение расчетного боекомплекта ракет К-60 с 6 до 4, использование изделий бортового оборудования с меньшей массой. Кроме того, для повышения боевой эффективности истребителя предлагалось в перспективе оснащать его ракетами средней дальности нового поколения (типа К-27) и модернизированными ракетами ближнего боя К-60М.
В 1972 г. состоялось заседание объединенного Научно-технического совета (НТС) Министерства авиационной промышленности (МАП) и ВВС, на котором рассматривалось состояние работ по перспективным истребителям в рамках программы ПФИ. С докладами выступили представители всех трех конструкторских бюро. От имени ММЗ "Зенит" им. А.И.Микояна докладывал Г.ЕЛозино-Лозинский, предъявивший комиссии проект истребителя МиГ-29 (еще в варианте классической компоновки, с высокорасположенным трапециевидным крылом, боковыми воздухозаборниками и однокилевым хвостовым оперением). МЗ "Кулон" представил на НТС аванпроект Су-27, причем основное внимание докладчик О.ССамойлович уделил варианту с интегральной компоновкой (на плакатах был показан и второй, "запасной" вариант Су-27 - классической схемы). От ММЗ "Скорость" выступал Генеральный конструктор АСЯковлев с проектами легкого истребителя Як-45И (на базе легкого штурмовика Як-45) и тяжелого истребителя Як-47. Оба являлись развитием схемы сверхзвукового перехватчика Як-33 с крылом переменной стреловидности и установленными на месте излома его передней кромки гондолами двигателей с лобовыми воздухозаборниками и отличались друг от друга в основном только размерами и массой.
Спустя два месяца состоялось второе заседание НТС. Состав участников не изменился, однако ОКБ им. А.И.Микояна представило принципиально новый проект истребителя МиГ-29, выполненного теперь уже по интегральной схеме и имевшего меньшую размерность (нормальная взлетная масса 12800 кг). По итогам двух заседаний НТС ОКБ А.С.Яковлева выбыло из конкурса по причине необходимости доработки аэродинамической схемы для обеспечения безопасности продолжения полета истребителя при отказе одного из установленных на крыле двигателей, двум же другим участникам предстоял "третий тур".
РОЖДЕНИЕ CУ-27
В соответствии с приказом МАП, ОКБ П.О.Сухого во второй половине 1972 г. приступило к углубленной проработке аванпроекта, а затем и созданию эскизного проекта самолета Т-10. В связи с необходимостью расширения фронта работ, проектирование Су-27 в феврале 1973 г. было передано в конструкторскую бригаду, возглавляемую Леонидом Ивановичем Бондаренко. В конце года у темы появился и главный конструктор. Им стал Наум Семенович Черняков, до этого руководивший созданием самолета Т-4 ("100"), проектированием Т-4МС ("200") и ДПЛА "Коршун".
Как уже отмечалось, помимо основного и "подстраховочного" (неинтегрального) вариантов компоновки в ОКБ П.О.Сухого в 1970-1975 гг. было проработано значительное количество альтернативных схем самолета. Основное внимание было уделено поиску оптимальных схем шасси и воздухозаборников. Было ясно, что предложенная в первоначальном варианте компоновки велосипедная схема шасси не имеет будущего на перспективном истребителе, а представленная в аванпроекте трехопорная схема не обеспечивает достаточную для безопасной эксплуатации колею. В результате рассмотрения ряда вариантов было принято решение "спрятать" основные опоры в специальные обтекатели на стыке центроплана и воздушных каналов двигателей. Ближе к хвостовой части самолета эти обтекатели переходили в обтекатели узлов навески горизонтального оперения и гидравлических рулевых агрегатов стабилизатора.
Обтекатели основных опор шасси впервые появились на варианте компоновки Т-10 с так называемым пакетным размещением воздухозаборников и максимально сближенными друг к другу гондолами двигателей (по типу самолета Т-4). Такая схема не получила развития из-за значительно сократившихся внутренних объемов планера для размещения топлива. Прорабатывался и вариант с круглыми воздухозаборниками с центральным телом - полуконусом. И хотя на испытаниях были получены неплохие характеристики таких воздухозаборников, к реализации был принят вариант, близкий к исходному - с воздухозаборниками прямоугольного сечения и горизонтальным расположением клина торможения и регулируемых панелей.
Одной из наиболее сложных задач в процессе разработки Су-27 стало выдерживание весовых лимитов. Снижению массы конструкции самолета придавалось первоочередное значение. Еще на ранних стадиях разработки Т-10 начальником отдела проектов О.С.Самойловичем были получены неутешительные данные по увеличению взлетной массы истребителя при использовании новых систем оборудования: расчеты показывали, что увеличение массы бортового радиоэлектронного оборудования на 1 кг влекло за собой увеличение взлетной массы всего самолета на целых 9 кг! Для двигателя и самолетных систем эти показатели составляли соответственно 4 и 3 кг. Было ясно, что без всемерного облегчения конструкции взлетная масса истребителя может выйти за все мыслимые пределы, и необходимые летные характеристики достигнуты не будут. Вопросами соблюдения высокой весовой культуры занимался первый заместитель Генерального конструктора Евгений Алексеевич Иванов, лично тщательно следивший за разработкой практически каждого узла конструкции, где имелись резервы для снижения массы. Именно Е.А.Иванов дал указание заместителю главного конструктора по прочности Н.С.Дубинину выполнять прочностной расчет Су-27 из условия действия на него нагрузок, составляющих 85% от расчетных, с возможным последующим усилением конструкции по результатам статических испытаний.