Сверхзвуковая боевая авиация

К началу 50-х годов были прочно освоены околозвуковые скорости полета.
В феврале 1950 года летчик И.Т. Иващенко первым в мире на серийном истребителе МиГ-17 в горизонтальном полете превысил скорость звука. Началась эра сверхзвуковой авиации. В 1954 году конструкторским бюро А.И. Микояна был создан истребитель МиГ-19 (рис. 20.9), который имел скорость полета 1450 км/ч, т. е. намного превышающую скорость звука на высотах более 11 км (a₁₁=1065 км/ч).
В процессе развития реактивной боевой авиации сменилось несколько поколений самолетов фронтовой (тактической) авиации и авиации противовоздушной обороны (ПВО).
Самолет МиГ-19, ставший базовым для создания многих опытных и экспериментальных самолетов, завершает ряд самолетов первого поколения, заложивших основу дальнейшего развития сверхзвуковой боевой авиации.

Рис. 20.09. Самолет МиГ-19	Рис. 20.10. Самолет МиГ-21

В 1955 году конструкторским бюро П.О. Сухого был создан одноместный фронтовой истребитель Су-7, на котором впервые в СССР была получена скорость, в два раза превышающая скорость звука.
С 1958 года серийно выпускался легкий маневренный сверхзвуковой фронтовой истребитель МиГ-21 (рис. 20.10), имеющий максимальную скорость 2200 км/ч.
Эти машины, являющиеся наиболее характерными представителями второго поколения сверхзвуковой боевой авиации, имели мощное пушечное вооружение, могли нести на борту управляемые (УРС) и неуправляемые (НУРС) реактивные снаряды и бомбы. Радиолокационные станции сделали самолеты второго поколения всепогодными. Цельноповоротное горизонтальное оперение, автоматическое регулирование воздухозаборника со створками перепуска воздуха, тормозные щитки, автоматизированная система управления с гидроусилителями - наиболее характерные конструктивно-компоновочные особенности этих самолетов, позволявшие им выполнять маневры с эксплуатационной перегрузкой n_y = 8. Высокий технический и технологический уровень поставил эти самолеты в ряд лучших истребителей мира. Они длительное время выпускались серийно и до сих пор находятся на вооружении ряда стран.
Удачно найденные при проектировании этих самолетов проектно-конструкторские решения дали возможность создать многочисленные модификации самолетов Су-7 и МиГ-21.
Следует отметить, что классификация самолетов по поколениям весьма условна, поскольку часть модификаций самолетов любого поколения по своему техническому уровню не уступает самолетам следующего поколения. Основанием для такой классификации служат какие-либо новые технические решения, радикально отличающиеся от предшествующих.
К третьему поколению самолетов-истребителей относится МиГ-25 (рис. 20.11), первый полет которого состоялся в марте 1964 года. Одноместный двухдвигательный высотный сверхзвуковой истребитель МиГ-25 способен летать на скоростях, трехкратно превышающих скорость звука, и энергично маневрировать (с перегрузкой n_y=4,5)

Рис. 20.11. Самолет МиГ-25	Рис. 20.12. Самолет МиГ-23

в диапазоне скоростей 2500-3000 км/ч. Практический потолок - 22 000-24 000 м, динамический потолок - более 37 000 м. Аэродинамическая компоновка МиГ-25 существенно отличается от компоновок самолетов второго поколения: умеренной стреловидности крыло малой относительной толщины, "несущие" плоские боковые воздухозаборники на широком несущем фюзеляже, двухкилевая схема вертикального оперения. Впервые освоенный диапазон режимов полета и связанный с ним кинетический нагрев обусловили широкое применение в конструкции планера самолета МиГ-25 жаропрочных сталей и титановых сплавов. Установленная на самолете система автоматического управления обеспечивает полет без вмешательства летчика на этапах боевого применения, привода на аэродром и захода на посадку. Самолет выпускался в вариантах истребителя-перехватчика, ударного самолета и высотного разведчика.
На базе МиГ-25, обладающего уникальными ЛТХ, созданы различные летающие лаборатории, обеспечивающие решение проблем, связанных с созданием перспективных самолетов, в том числе для отработки снижения и захода на посадку МВКА "Буран" и сопровождения его на этапе снижения и посадки.
Наиболее характерной особенностью тактических самолетов третьего поколения во всех странах является многорежимность и улучшение взлетно-посадочных характеристик за счет крыла изменяемой геометрии.
В 1967 году в ОКБ, возглавляемом А.И. Микояном, построен легкий одноместный многоцелевой всепогодный фронтовой истребитель МиГ-23 (рис. 20.12) с изменяемой в полете стреловидностью крыла. Консоли крыла могут фиксироваться в различных положениях, обеспечивающих оптимальные аэродинамические характеристики на взлете, посадке, при барражировании (угол стреловидности 16°); при ведении маневренного воздушного боя (угол 45°); при перехвате целей на сверхзвуковых скоростях и в низковысотном полете (угол 72°). Максимальная скорость у земли - 1350 км/ч, на высоте - 2445 км/ч (M=2,35), потолок - 18 500 м, дальность полета с подвесными топливными баками - 2250 км, эксплуатационная перегрузка - n_y=8,5. Мощное пушечное и ракетное вооружение, бортовая радиолокационная станция и теплопеленгатор позволяют обеспечить всеракурсный перехват высотных и низколетящих воздушных целей и использовать МиГ-23, оснащенный бомбами и ракетами "воздух-земля", как фронтовой бомбардировщик.

В 1979 году состоялся первый полет фронтового одноместного сверхзвукового истребителя-бомбардировщика с крылом изменяемой геометрии Су-17М4 (рис. 20.13), созданного в ОКБ им. П.О. Сухого. Самолет Су-17М4 предназначен для поражения наземных, надводных и воздушных целей, а также для ведения комплексной воздушной разведки. Высокие летные характеристики, прицельный комплекс с лазерным дальномером-целеуказателем, пилотажно-навигационное оборудование, позволяющее выполнять сверхзвуковой автоматизированный полет в район заданных целей на малых высотах, широкая номенклатура подвесного вооружения с максимальной массой 4250 кг, размещаемого на 10 точках подвески, обеспечивают высокую боевую эффективность самолета. При нормальной взлетной массе самолета 16 400 кг максимальная взлетная масса самолета Су-17М4 - 19 500 кг.

Рис. 20.13. Самолет Cy-17M4	Рис. 20.14. Самолет Cy-24M

Двухместный сверхзвуковой двухдвигательный фронтовой бомбардировщик Су-24М (рис. 20.14) с крылом изменяемой геометрии при максимальной взлетной массе 39 700 кг способен нести разнообразную боевую нагрузку массой 8000 кг. Обладающий максимальной скоростью полета у земли 1400 км/ч самолет предназначен для ведения боевых действий в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью, в том числе на малых высотах и с прицельным поражением наземных и надводных целей при ручном и автоматическом управлении и имеет хорошие характеристики по показателю "боевая нагрузка - радиус действия".
По мере развития тактической авиации все острее вставала проблема улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов.
Применение мощной взлетно-посадочной механизации, закрылков с системой сдува пограничного слоя, крыла изменяемой геометрии существенно улучшило взлетно-посадочные характеристики самолетов.
Новые тактико-технические требования к тактическим самолетам породили технические решения, радикально отличающиеся от предшествующих. В начале 60-х годов во многих странах мира начались работы по созданию реактивных самолетов КВП/ВВП.
На воздушном параде в Домодедове под Москвой в 1967 году были показаны разные типы экспериментальных самолетов укороченного и вертикального взлета и посадки с дополнительными подъемными двигателями, разработанных в ОКБ А.С. Яковлева, А.И. Микояна, П.О. Сухого.
В дальнейшем этой тематикой занималось только ОКБ А.С. Яковлева.
С 1974 года начался серийный выпуск палубного истребителя ВВП Як-38 (рис. 20.15) с двумя подъемными ТРД, расположенными вертикально в передней части фюзеляжа, и подъемно-маршевым ТРД с двумя поворотными (на 90°) соплами. Для обеспечения устойчивости и управляемости на доэволютивных скоростях полета на самолете имеются газовые рули.
Самолет предназначен для защиты морских конвоев в качестве истребителя-перехватчика и штурмовика с базированием на палубах авианесущих кораблей.
Для модификации Як-38М (1983) максимальная взлетная масса самолета - 11 700 кг. Максимальная скорость - 1095 км/ч (М=0,95), практический потолок - 12 000 м, боевой радиус действия с полной боевой нагрузкой при патрулировании в течение 75 мин - 185 км, максимальная продолжительность полета - 1,5 ч.

В развитие этой тематики ОКБ им. А.С. Яковлева (Генеральный конструктор А.Н. Дондуков) создало первый в мире сверхзвуковой СВВП - истребитель-бомбардировщик Як-141, первый полет которого состоялся в марте 1987 года.

Рис. 20.15. Самолет Як-38 в режиме висения	Рис. 20.16. Самолет Як-141 в режиме висения

Як-141 (рис. 20.16) предназначен для перехвата воздушных целей и ведения ближнего маневренного боя, для нанесения ударов по наземным и надводным целям.
Максимальная взлетная масса самолета при вертикальном взлете - 15 800 кг. Максимальная скорость на высоте - 1800 км/ч, у земли - 1250 км/ч, практический потолок - 15 000 м, боевой радиус действия при разбеге 120 м с боевой нагрузкой 2000 кг - 690 км, максимальная эксплуатационная перегрузка при 50%-м запасе топлива - n_y=7.
Четвертое поколение сверхзвуковых тактических самолетов характеризуется резким улучшением маневренности истребителей и высокой степенью интеграции всех агрегатов и систем.
Интегральная аэродинамическая схема (когда подъемную силу создает не только крыло, но и фюзеляж, центроплан, наплывы крыла) и автоматическое отклонение механизации передней и задней кромок крыла обеспечивают полет по "огибающей поляр".
Высокая стартовая тяговооруженность (порядка 1,1) самолетов четвертого поколения обеспечивается двухконтурными ТРД с форсажной камерой, обладающими высокими термогазодинамическими параметрами и удельной тягой (отношение тяги к весу двигателя порядка 8-9) и надежно работающими в экстремальных условиях.
Широкое применение автоматизированных систем управления оптимально "неустойчивым" самолетом в сочетании с электродистанционными системами управления конфигурацией крыла, оперения, воздухозаборников обеспечивает маневрирование самолета с эксплуатационной перегрузкой n_y=9, высокие характеристики разгона, скороподъемности, малые радиусы виражей, большие угловые скорости разворота.
Интегрированные конструктивно-силовые схемы самолетов, применение высокопрочных сталей, титановых и алюминиево-литиевых сплавов обеспечивают высокую весовую отдачу самолетов и позволяют иметь на борту мощное ракетно-пушечное вооружение.
Эффективность применения оружия обеспечивается интегрированной в единый комплекс пилотажно-навигационной системой и системой управления оружием с нашлемной системой целеуказания.
Созданный в ОКБ им. А.И. Микояна под руководством Генерального конструктора Р.А. Белякова фронтовой истребитель МиГ-29 (рис. 20.17) совершил первый полет 6 октября 1977 года. Взлетная масса - 15 000 кг (максимальная - 18 000 кг), максимальная скорость полета соответствует числу М=2,35, потолок - 17 000 м, дальность полета с подвесным топливным баком на оптимальном режиме - 2100 км.

Работы по созданию истребителя-перехватчика/фронтового истребителя Су-27 были начаты под руководством П.О. Сухого в 1969 году. Первый полет экспериментального образца нынешнего Су-27 (рис. 20.18), разработанного коллективом ОКБ им. П.О. Сухого, руководимым Генеральным конструктором М.П. Симоновым, состоялся 20 мая 1977 года, а серийный образец совершил свой первый полет 20 марта 1981 года. Взлетная масса самолета Су-27 - 22 000 кг (максимальная - 30 000 кг), максимальная скорость соответствует числу М=2,35, практический потолок - 18 500 м, максимальная дальность полета - 3680 км.

Рис. 20.17. Самолет МиГ-29	Рис. 20.18. Самолет Су-27

Самолеты четвертого поколения МиГ-29 и Су-27, вобравшие в себя лучшие достижения науки и техники, превосходят все находящиеся на вооружении зарубежные самолеты аналогичного класса.
Су-27 стал родоначальником семейства уникальных высокоманевренных многоцелевых истребителей, разработанных ОКБ им. П.О. Сухого под руководством Генерального конструктора М.П. Симонова. В этом семействе каждый последующий самолет, сохраняя все лучшее, что есть в Су-27, приобретал новые свойства, увеличивающие его боевую эффективность. Наращивание боевых возможностей шло по пути глубоких модификаций заменой оборудования, бортовых боевых комплексов, двигателей, изменений в компоновке и конструкции, иногда настолько существенных, что появлялся фактически совершенно новый самолет.
В 1985 году начались летные испытания, а затем и серийное производство двухместного учебно-боевого истребителя Су-27УБ, который обладает всеми боевыми возможностями истребителя-перехватчика Су-27. В 1988 году на этом самолете был совершен с четырьмя дозаправками топливом в воздухе беспосадочный перелет по маршруту Москва - Комсомольск-на-Амуре - Москва протяженностью 13 440 км! Су-27УБ и его модификация - многофункциональный истребитель Су-30М - состоят на вооружении многих стран.
Первый отечественный палубный истребитель горизонтального взлета и посадки Су-27К поднял в воздух в августе 1987 года летчик-испытатель В.Г. Пугачев. В ноябре 1990 года В.Г. Пугачев впервые в нашей стране посадил "по-самолетному" Су-27К (Су-33) на палубу авианесущего крейсера "Адмирал Флота Н.Г. Кузнецов" и осуществил взлет с палубы корабля, заканчивающейся трамплином.
Здесь уместно отметить, что В.Г. Пугачев впервые в мире выполнил маневр динамического торможения ("Кобра Пугачева"), демонстрирующий уникальные маневренные возможности тактических самолетов четвертого поколения.
Су-27К (рис. 20.19) - первый в мире серийный самолет интегральной аэродинамической компоновки, выполненной по схеме "триплан" с передним горизонтальным оперением (ПГО) 1, которое совместно с цельноповоротным горизонтальным оперением 2 значительно расширяет маневренные возможности самолета, особенно на больших углах атаки. Консоли крыла и ц.п.г.о. складываются для уменьшения пространства, занимаемого самолетом на палубе и в лифтах, перемещающих самолет на нижние палубы. Тормозной гак 3 (от голл. haak - крюк) обеспечивает посадку на палубу авианесущего крейсера с помощью натянутых поперек палубы 5 тросов 4 корабельного аэрофинишера.

Рис. 20.19. Самолет Cy-27K (Cy-33)

Обратите внимание, как изменилось со временем значение термина "триплан" (см. рис.19.3, самолет-триплан "КОМТА").
В литературе для описания аэродинамических компоновок, аналогичных компоновке самолета Су-27К, встречается термин "современный триплан"
Первый полет опытного экземпляра многоцелевого фронтового истребителя Су-35 (известного также как Су-27М) состоялся в мае 1985 года. Максимальная взлетная масса самолета - 34 000 кг, масса боевой нагрузки - 8200 кг. Максимальная скорость на высоте - 2440 км/ч, практический потолок - 18 000 м, дальность полета - 4000 км, с одной дозаправкой в воздухе - 6500 км. Максимальная эксплуатационная перегрузка n_y= 10. Самолет выполнен по схеме "триплан" с ПГО.
Из сказанного выше не следует делать вывод, что высокая боевая эффективность может быть обеспечена только сверхзвуковыми самолетами. Как уже отмечалось, потребный комплекс ЛТХ определяется моделированием боевой операции и, например, для непосредственной поддержки сухопутных войск на поле боя оказалось целесообразным создать дозвуковой боевой самолет.

Рис. 20.20. Самолет Cy-25	Рис. 20.21. Самолет M-50

Первый вылет одноместного двухдвигательного штурмовика Су-25 (рис. 20.20), созданного в ОКБ им. П.О. Сухого, состоялся в 1975 году. Максимальная скорость полета самолета у земли - 970 км/ч, дальность полета у земли с максимальной боевой нагрузкой 4400 кг и двумя подвесными топливными баками - 750 км, нормальная взлетная масса самолета - 14 600 кг (максимальная - 17 600 кг).
Простота пилотирования, высокая маневренность (n_y= 6,5), комплекс конструктивно-компоновочных мероприятий, обеспечивающих выживаемость самолета при атаке хорошо защищенных наземных целей, эффективная система управления оружием и широкая номенклатура подвесного вооружения позволяют самолету Су-25 до сих пор оставаться в числе лучших машин, используемых для поддержки войск на поле боя.
Развитие авиации стратегического назначения шло в направлении увеличения скорости и дальности полета.
Еще 27 октября 1959 года состоялся первый полет опытного сверхзвукового стратегического ракетоносца М-50 (рис. 20.21), разработанного конструкторским коллективом, возглавляемым В.М. Мясищевым.
Это был уникальный самолет, который и по общему замыслу, и по комплексу конструктивно-компоновочных решений не имел себе равных ни в отечественной, ни в зарубежной авиации. Тяжелым (максимальная взлетная масса 200 000 кг) самолетом управлял экипаж из двух человек с помощью полностью автоматизированной системы балансировки за счет перекачки топлива, обеспечения устойчивости, управления, навигации и прицеливания. Максимальная расчетная скорость - 1950 км/ч, крейсерское число М>1, практический потолок - 16 500 м, расчетная дальность полета - 7400 км.
В 1960 году был построен, но не летал опытный самолет М-52, отличавшийся от опытного М-50 размещением двигателей, формой носовой части фюзеляжа и крыла, вооружением.
22 августа 1972 года совершил первый полет опытный сверхзвуковой стратегический бомбардировщик (разведывательно-ударный самолет, известный впоследствии как "100"), созданный в ОКБ П.О. Сухого.
Самолет "100" (рис. 20.22) предназначался для доставки оружия с большой (М>3) сверхзвуковой скоростью для нанесения ударов по крупным морским целям. Схема "бесхвостка" с дестабилизатором (небольшим неуправляемым горизонтальным оперением) в носовой части фюзеляжа позволяла минимизировать потери качества на балансировку. Экипаж самолета - два человека. Впервые применена электродистанционная система управления на самолете, нейтральном в продольном канале и неустойчивом в путевом канале. Силовая установка с воздухозаборником смешанного сжатия и многорежимным управляемым сверхзвуковым соплом. Планер самолета - цельносварной из титановых и стальных сплавов. Нормальная взлетная масса - 114 000 кг, расчетная практическая дальность полета - 6000 км.

Рис. 20.22. Самолет "100"	Рис. 20.23. Самолет Ty-160

При создании этого уникального самолета был выполнен большой комплекс фундаментальных расчетных и экспериментальных работ, в том числе и в процессе десяти испытательных полетов.
Результаты решения в процессе создания самолетов М -50 и "100" сложнейших научных, технических, технологических задач послужили базой для новых перспективных разработок самолетов различного назначения.
Однако в силу ряда причин работы над этими самолетами были прекращены, и дальняя (стратегическая) авиация нашей страны длительное время была дозвуковой.
С 1962 года на вооружение ВВС начали поступать различные модификации созданного в ОКБ им. А.Н. Туполева самолета Ту-22 со стреловидным крылом и двумя ТРДФ, расположенными над хвостовой частью фюзеляжа, обводы которого выполнены по правилу площадей. Взлетная масса самолета (в зависимости от модификации) - 84 000-92 000 кг, максимальная скорость на высоте - 1510-1610 км/ч, практический потолок с боевой нагрузкой - 13 300-14 700 м, дальность полета с одной дозаправкой топливом в полете - 7150 км, практический радиус действия (в зависимости от профиля полета и боевой нагрузки) - 1300-2200 км.
В 1973 году началось серийное производство тяжелого многорежимного бомбардировщика Ту-22М с крылом изменяемой геометрии и двумя ТРДДФ. Взлетная масса самолета (в зависимости от модификации) - 121 000-124 000 кг, максимальная скорость на высоте - 1530-2300 км/ч, практический потолок - 13 000-14 000 м (при М=1,3), практическая дальность полета - 4100-5100 км. Самолет может быть оборудован системой дозаправки топливом в полете.
В 1987 году дальняя авиация ВВС получила стратегический многорежимный бомбардировщик Ту-160 (рис. 20.23) с крылом изменяемой геометрии. Экипаж самолета - четыре человека. Максимальная скорость на большой высоте - 2200 км/ч, практический потолок - 15 000 м, максимальная дальность полета при взлетной массе 275 000 кг - 12 300 км.
Оснащенные высокоэффективными боевыми самолетами Военно-Воздушные Силы способны поддерживать обороноспособность страны на необходимом и достаточном уровне.