За пару лет до «Беркута»: крыло обратной стреловидности и КБ Сухого

Очень часто случается так, что наиболее известные вещи являются в прямом смысле только «верхушками айсберга». Такая ситуация сложилась и с одним из интереснейших проектов конструкторского бюро имени П.О. Сухого. Их экспериментальный самолет С-37 – он же Су-47, он же «Беркут» – лет пятнадцать назад привлек широчайшее внимание публики. Главной причиной этого стала необычная аэродинамическая схема с крылом обратной стреловидности. Самолету С-37 прочили большое будущее, а некоторые любители авиации всерьез высчитывали его шансы «перекрутить» в воздушном бою любой самолет противника. Но представители фирмы «Сухой» с самого начала не скрывали тот факт, что С-37 является в первую очередь экспериментальной машиной и пока рано пытаться придумать ему боевую работу. Более того, Су-47 был уже не первой разработкой конструкторского бюро, в которой применялось крыло обратной стреловидности. Однако предыдущие эксперименты почти не получили широкой огласки.

В 1979 году Государственный комитет по авиационной технике при Совмине СССР (ГКАТ) и министерство обороны начали программу И-90. Ее целью было создание истребителя, который будет служить стране в 90-х годах. К 81-му году была готова «дорожная карта» работ и началось предварительное определение облика будущего самолета. После ряда обсуждений и споров было решено возложить основные работы по проекту на ММЗ им. Микояна. Глава Госкомитета по авиатехнике И.С. Силаев требовал подключить к работе над проектом И-90 фирму Сухого. Однако руководство этого конструкторского бюро смогло убедить чиновников Комитета в том, что их проект Су-27 является не только современным, но и перспективным. Поэтому для создания истребителя девяностых годов КБ Сухого не нуждается в дополнительных работах: достаточно будет сравнительно простыми методами доработать имеющуюся технику. Надо заметить, в этом была логика и, как впоследствии оказалось, истребители семейства Су-27 будут служить не только в 90-х, но и годы спустя. В то же время, Госкомитет не намеревался оставить фирму «Сухой» без работы. В том же 81-м году ей поручили подготовить проект штурмовика девяностых годов под названием Ш-90.

В свете всех этих событий весьма оригинально смотрится инициатива нового генерального конструктора конструкторского бюро им. Сухого. М.П. Симонов, едва заступив на высокий пост, предложил все же начать работы над совершенно новым самолетом. Проект перспективного истребителя получил индекс С-22. Очевидно, обозначение, схожее с одной из версий проекта Су-17, было взято не просто так, а для «маскировки» инициативной разработки. В то время ведущие конструкторские бюро мира в очередной раз «болели» идеей крыла обратной стреловидности (КОС). Такие несущие плоскости имели сразу несколько особенностей, выгодно отличающих их от классического крыла. Обратная стреловидность за счет специфического обтекания увеличивает аэродинамическое качество крыла в большом диапазоне скоростей, повышает подъемную силу, улучшает взлетно-посадочные и маневренные характеристики, а также благотворно сказывается на устойчивости к сваливанию. Первые опыты в области КОС относятся еще к 40-м годам прошлого века. Однако тогда несколько конструкторских коллективов так и не смогли совладать с недостатками обратной стреловидности. Дело в том, что при увеличении скорости потока наблюдается упругая положительная дивергенция крыла – скручивание, которое может привести к разрушению конструкции. Усиление металлического силового набора компенсировало склонность к скручиванию, но сводило на нет весь выигрыш в подъемной силе. Кроме того, лобовое сопротивление крыла обратной стреловидности больше, что особенно сильно чувствуется на сверхзвуковых скоростях.

Развитие авиационной промышленности в первой половине восьмидесятых годов прошлого века уже позволяло решить большую часть свойственных КОС проблем. Так, компенсировать деформации крыла предлагалось при помощи применения композиционных материалов, а склонность самолета к тряске – отклоняемыми носками крыла и наплыва. По задумке конструкторов «Сухого», эти элементы механизации должны были распределять потоки с крыла и наплыва так, чтобы они не взаимодействовали между собой в опасной близости от самолета. В середине 80-х все теоретические проблемы были решены и под руководством главного конструктора В.С. Конохова в КБ Сухого завершили подготовку предварительного проекта самолета С-22.

Истребитель, выполненный по схеме «утка», был сравним по своим размерам с самолетом Су-27. Благодаря новому крылу и его замечательным перспективам удалось оснастить 23-тонную машину всего одним двухконтурным турбореактивным двигателем. Инженеры уже начинали подготовку всей документации для производства опытного образца, когда выяснилось несколько нехороших подробностей проекта. Оказалось, что в стране пока нет такого двигателя, который мог бы в одиночку «потянуть» машину с таким взлетным весом, обеспечив ей достойные летные характеристики. Дополнительная проверка проекта на предмет изыскания возможностей переделки под другой мотор показала заметную перетяжеленность истребителя. Руководству конструкторского бюро не оставалось ничего другого, кроме как остановить проект С-22 и начать разработку нового самолета на его основе. Обновленный вариант перспективного истребителя получил индекс С-32.

Многоцелевой палубный истребитель Су-27КМ (позднее С-32), проектировавшийся в ОКБ им. П.О.Сухого для оснащения советских авианосцев проектов 1143.5 ("Кузнецов"), 1143.6 ("Варяг") и атомных 1143.7 (головной - "Ульяновск"). После распада СССР проект Су-27КМ в виде создания боевого истребителя был прекращен из-за свертывания строительства авианосцев и возникших финансовых проблем, а тема была преобразована в научно-исследовательскую работу по изучению "крыла обратной стреловидности" (КОС), в ходе которой экземпляр для статических прочностных испытаний был достроен до экспериментального самолета С.37 "Беркут", ныне известного как Су-47 (фото http://www.buran.ru)

Главным конструктором по теме С-32 был назначен М.А. Погосян. Одновременно рассматривалось несколько вариантов переработки С-22. В итоге наиболее перспективным был признан двухдвигательный истребитель с изменяемым вектором тяги. Его предполагалось оснащать двумя ТРДДФ РД-79М тягой по 18500 кгс каждый. Эти двигатели являлись дальнейшим развитием мотора Р79В, который предполагалось устанавливать на самолетах вертикального взлета и посадки Як-141. В отличие от оригинального двигателя, РД-79М имел большую тягу и немного увеличенный ресурс. Однако ряд проблем с созданием нового двигателя заставил коллектив инженеров под руководством Симонова и Погосяна пересмотреть свои взгляды на силовую установку С-32. Теперь самолет предлагалось оснащать двигателями АЛ-41Ф с расчетной тягой до 18-19 тонн. При приемлемом удельном расходе топлива эти моторы за счет тяги позволяли обеспечить С-32 возможностью длительного полета на сверхзвуковой скорости без использования форсажа. Этим же двигателем предполагалось комплектовать и другой самолет программы И-90 – МиГ 1.44 МФИ.

Широкое использование в конструкции С-32 композиционных материалов было следствием не только желания облегчить конструкцию. КБ Сухого уже имело определенный опыт в области снижения радиолокационной заметности и в соображениях конструкторов композиты занимали далеко не последнее место. Кроме того, на конечный облик машины, в том числе и технологический, повлияло новое катапультное кресло. НПО «Звезда» предложило кардинально новую концепцию средства спасения летчика, которая, кроме прочего, позволяла ему переносить большие перегрузки, нежели старые. Соответственно, выросла расчетная эксплуатационная перегрузка, что потребовало дополнительно усилить конструкцию. И снова выручили композиты.

К началу создания самолета С-32 инициативный проект фирмы «Сухой» уже не был секретом для руководства авиационной промышленности. Поэтому КБ постоянно отчитывалось о ходе работ перед Государственным комитетом. Однако в 1988 году, когда экономическая ситуация в стране стала далеко не лучшей и множество оборонных предприятий начало испытывать серьезные трудности, ГКАТ принял решение прекратить работы по интересному, но сомнительному в плане перспектив проекту. За С-32 вступились военные моряки. Превосходные взлетно-посадочные данные – пусть даже и расчетные – могли сделать из этого самолета отличный палубный истребитель. Так начался новый виток в биографии самолета с крылом обратной стреловидности.

В том же 88-м году конструкторы «Сухого» представили аванпроект палубного истребителя Су-27КМ. Фактически это был «гибрид» Су-27К (Су-33) и С-32. От первого было взято почти все бортовое радиоэлектронное оборудование и вооружение, а второй «поделился» оригинальной конструкцией крыла. Такой оригинальный подход к скорейшему созданию нового истребителя-палубника привел к увеличению максимальной взлетной массы. Су-27КМ потяжелел почти до 40 тонн, что было на 7000 кг больше, чем максимальный взлетный вес Су-33. Трамплины советских авианосцев не были рассчитаны для обеспечения взлета столь тяжелых машин, а «Ульяновск», на котором планировалось ставить паровые катапульты, в 1988 году был только заложен. Требовалось решение, которое могло бы обеспечить нормальную эксплуатацию Су-27КМ на всех типах советских авианосцев. За счет большого взлетного веса новый самолет имел немного недостаточную тяговооруженность. Соответственно, он просто не успевал набирать необходимую для взлета скорость до отрыва от палубы. После нескольких исследований и экспериментов конструкторы Бюро имени Сухого приняли решение рекомендовать для Су-27КМ т.н. баллистический взлет с трамплина. Суть этого метода заключается в том, что недостаток скорости компенсируется высокими показателями крыла. Баллистический взлет должен был выглядеть следующим образом: самолет, набрав часть взлетной скорости, отрывается от переднего торца трамплина. По инерции он движется вперед и вверх, попутно набирая скорость. Пройдя верхнюю точку баллистической траектории, истребитель (горизонтальная скорость все еще недостаточна для полноценного полета) начинает терять высоту и продолжает двигаться вперед. По достижении высоты края трамплина самолет благодаря работающим на взлетном режиме двигателям набирает нужную скорость и переходит в горизонтальный полет. Подобный взлет с палубы возможен только при наличии крыла обратной стреловидности. Дело в том, что в первой фазе баллистического взлета самолет выходит на такие углы атаки, при которых классическое крыло рискует перейти в сваливание. В свою очередь, КОС имеет некоторый запас устойчивости и за счет большей подъемной силы раньше переводит самолет в горизонтальное положение. Для большей надежности выравнивания истребитель Су-27КМ получил более развитую механизацию, нежели была на С-32.

В Конструкторском бюро имени Сухого уже была начата подготовка технической документации для производства опытного Су-27КМ, но в мае 89-го Военно-промышленная комиссия при Совете министров и министерство обороны пришли к выводу о слишком большой сложности этого самолета для принятия его на вооружение. Проект Су-27КМ потерял свой статус перспективного истребителя для вооружении авианосцев. Тем не менее, фирме «Сухой» разрешили продолжать работы по теме КОС в инициативном порядке и за свой счет. Перед прекращением полноценного государственного финансирования КБ Сухого планировало построить на Иркутском авиазаводе два летных экземпляра С-32 и один планер для статических испытаний. Однако закрытие проекта Су-27КМ и последующие финансовые проблемы всей страны привели к тому, что все работы по крылу обратной стреловидности КБ пришлось вести полностью за свой счет.

В итоге в самом конце восьмидесятых и начале девяностых проект С-32 был значительно переработан до состояния, получившего обозначение С-37. Первый полет этого самолета, также известного под названием «Беркут», состоялся 24 сентября 1997 года. Таким образом, самолет-результат советских и российских работ по теме крыла обратной стреловидности поднялся в воздух почти через 15 лет после начала первых исследований. С самого начала летных испытаний С-37 почти никто из его создателей не сомневался в том, что этому истребителю не суждено стать строевой машиной, как минимум, в ближайшие годы. «Беркут» так и остался сугубо экспериментальным самолетом. В нашей стране идея КОС не получила дальнейшего развития и проекты С-32 и С-37, несмотря на ряд технологий, которые впервые были применены на них, остались всего лишь очередными интересными задумками в истории мировой авиации.