АиВ плюс F-15 и Су-27 История создания, применения и сравнительный анализ

Чтобы удержать превосходство

По большому счету, к середине 1980-х гг. задача, стоявшая перед конструкторами с самого начала программы Су-27 – добиться превосходства над F-15 – была выполнена. Специалисты Министерства обороны и МАП провели многофакторное сравнение боевых возможностей Су-27 с вероятными оппонентами из НАТО и пришли к следующим выводам. По тяговооруженности на взлете (при нормальном весе) Су-27 незначительно превосходил F-15A. Отрыв от остальных самолетов, в т.ч. от потяжелевшего F-15C, был существенно большим. По боевой тяговооруженности F-15A вырывался вперед, но «Игл» в версии «С» (основной по количеству выпущенных) уже проигрывал Су-27. По характеристикам разгона Су-27 опережал всех конкурентов с большим отрывом. Су-27 несколько уступал F-15C по дальности обнаружения цели, одновременно превосходя его по возможностям сопровождения на проходе и, особенно, по характеристикам ракет. Преимущества советского истребителя становились решающими в ближнем маневренном бою или при выполнении внезапной атаки на средних и малых дальностях с использованием ОЛС и нашлемного прицела.

Фазированная антенна РЛС «Барс»

ТензоРУДы, приборная доска и боковая РУС истребителя Су-37

Но вероятный противник не сидел, сложа руки. Разведка докладывала: в США ведутся активные работы по модернизации F-15. Их главными направлениями являются: обеспечение применения высокоточного оружия для поражения наземных объектов, обеспечение пуска ракет «воздух-воздух» по нескольким целям, улучшение характеристик двигателя с целью расширения области возможных маневров, разгона и дальности полета, снижение радиолокационной и тепловой заметности. Специалисты отделения боевой эффективности НИИ АС в начале 1980-х гг. сравнили возможный рост тактических характеристик Су-27 и F-15 и пришли к выводу, что к 1990 г. Су-27 уже будет проигрывать модернизированному F-15.

Неумолимая логика гонки вооружений требовала поиска новых способов повышения боевой эффективности самолета. Под руководством М.П. Симонова эта работа шла сразу в нескольких направлениях. Во главу угла был поставлен рост летных данных. Для этого исследовали возможность управления вихревым обтеканием с помощью выдува сжатого воздуха вдоль наплывов крыла, отсоса пограничного слоя и формирования небольших «зубьев» в местах перехода наплывов в фюзеляж – т.н. «лямбда-наплывов». Изучали установку дополнительного переднего оперения – горизонтального (ПГО) и вертикального, а также двигателей с управляемым вектором тяги (УВТ). Специалисты СибНИИА предложили еще раз кардинально изменить компоновку Су-27, установив на нем крыло обратной стреловидности. Кропотливая многолетняя работа позволила выявить из этих мер наиболее действенные и реализовать их в последующих вариантах истребителя.

Одной из таких мер стало применение ПГО. Надо сказать, что в СССР аэродинамические схемы с дополнительным оперением начали разрабатывать еще в конце 1950-х гг. с целью создания оптимальной системы управления, рассчитанной на числа М=2,5-3,2. В последующее десятилетие переднее оперение пытались использовать для непосредственного управления боковой и подъемной силами самолета (НУБПС). Такая машина могла бы, например, обстреливать из пушки цель, находящуюся в стороне от направления полета, не изменяя при этом траекторию, а отслеживая направление на цель управляемым скольжением. Летные исследования дополнительного вертикального оперения в интересах программы Су-27 проводились в 1979-1984 гг. налетающей лаборатории Л.02-10, созданной на базе Су-9. Однако ряд проблем аэродинамического и компоновочного плана помешал применить его на Су-27.

Судьба варианта с ПГО сложилась более удачно – несущие поверхности, значительно выдвинутые вперед от фокуса самолета, позволили вновь снизить его статическую устойчивость, рост которой из-за смещения центровки вперед «подпортил» характеристики первых серийных Су-27. Кроме того, консоли ПГО, расположенные в непосредственной близости от передней кромки крыла, стали играть роль своеобразного предкрылка, стабилизируя обтекание всего крыла. За счет этого удалось оптимизировать распределение аэродинамических нагрузок на несущие поверхности и увеличить угловые скорости и ускорения в неустановившихся маневрах, на которые ранее накладывались ограничения по прочности планера. Теперь максимальное значение перегрузки достигло 10 единиц. Установка ПГО позволила также затянуть начало тряски до больших углов атаки, позволив вести прицеливание на предельных режимах боевого маневрирования. Помимо прочего, новая компоновка обеспечила сохранение взлетно-посадочных характеристик потяжелевшего самолета и дала возможность использовать ПГО в качестве дополнительных поверхностей торможения на пробеге. В качестве летающей лаборатории для оценки влияния ПГО на характеристики устойчивости и управляемости истребителя выбрали один из первых серийных Су-27 №07-01 – самолет Т10-24. Его испытания, которые в мае 1985 г. начал В.Г. Пугачев, убедительно подтвердили ожидаемые преимущества новой схемы. Однако 20 января 1987 г. этот самолет, испытываемый уже по другой программе, попал в аварию и был потерян. Летчик катапультировался.

Рост располагаемой перегрузки неизбежно вел к необходимости решать новые проблемы – ведь даже «девятка», на которую рассчитан обычный Су-27, является тяжелым испытанием для рядового летчика.

Чтобы облегчить участь человека в кабине маневрирующего истребителя, рассматривалось несколько мер, из которых наиболее перспективными были признаны организация кислородного питания под давлением и установка катапультного кресла с увеличенным до 30° углом наклона спинки. Довершили новую эргономическую компоновку кабины сверхманевренного истребителя боковая ручка управления самолетом и новые рычаги управления двигателями. Такой кабиной был оснащен летно-моделирующий комплекс ЛМК-2405, созданный на базе серийного Су-27 № 24-05. Кроме того, на самолете установили систему изменения устойчивости, перспективную систему управления СДУ-СУУ, а также контрольно-записывающую аппаратуру. Важной особенностью СДУ-СУУ стало наличие подсистемы, предотвращающей сваливание самолета в штопор и обеспечивающей автоматический вывод из большинства видов этой опасной фигуры. В полетах на ЛМК-2405 были получены данные, позволившие разработать законы оптимального управления траекторным движением самолета и создать ряд активных средств обеспечения безопасности полетов. Испытывался и новый противоперегрузочный костюм, который позволяет тренированному летчику даже при перегрузке в 12 g сохранять работоспособность, достаточную для ведения боя.

К числу перспективных средств повышения маневренности были отнесены и двигатели с УВТ. Создание такого двигателя началось в 1982 г. и базировалось на большом заделе по силовым установкам самолетов вертикального взлета и посадки. Но в отличие от последних, на новом двигателе требовалось обеспечить поворот сопла на форсажном режиме работы, при котором температура и давление струи значительно больше, а ее газодинамические характеристики (вязкость, частота пульсаций и т.п.) существенно отличаются от бесфорсажного. Вариант серийного двигателя АЛ-31Ф с УВТ получил обозначение АЛ-31 ФУ. Для испытаний новой силовой установки был переоборудован один из первых серийных Су-27- самолет Т10-26, получивший обозначение ЛЛ-УВ(КС) – летающая лаборатория управления вектором тяги с круглым соплом. На ней установили один экспериментальный двигатель, а второй оставили штатным. Доработка машины была завершена в 1988 г., а ее первый полет состоялся в 1989-м. В качестве альтернативы двигателю с круглым поворотным соплом рассматривался вариант с плоским, вернее, прямоугольным соплом. Такой двигатель (также только один из двух) был установлен на один из первых Су-27УБ в 1990 г. В том же году переоборудованная машина, названная ЛЛ-УВ(ПС) (т.е. плоское сопло), приступила к полетам. Испытания самолетов выявили преимущества сопла круглой формы. Да и «простое плоское» сопло оказалось простым лишь на бумаге. Агрегат получился громоздким и крайне неэстетичным. Помимо худших газодинамических характеристик, он еще и портил тщательно вылизанную аэродинамику самолета.

Однако не маневренностью единой были озабочены создатели самолета и его систем. Ведь одной из причин затягивания принятия на вооружение Су-27 было отсутствие заданного в ТЗ полного комплекса вооружения, основанного на многоканальной РЛС с фазированной антенной решеткой, способной эффективно работать и по наземным целям. Над созданием такой станции также велись интенсивные работы. Ранее, чтобы обеспечить атаку целей на фоне земли доплеровским локатором, был введен метод «сброса» с сопровождения всех радиолокационно-контрастных объектов, скорость которых была ниже определенной величины. Это позволяло не «ловить» засветки от мостов, ЛЭП и прочих металлических конструкций, которые радар может принять за вражеский самолет, но таким образом сознательно исключалась возможность и обнаружения таких объектов. Да и характеристики 3-см РЛС не позволяли видеть их достаточно четко и, тем более, производить картографирование подстилающей поверхности для решения навигационных и разведывательных задач.

Для решения проблемы во фрязинском НИИ «Исток» (Главный конструктор С.И. Ребров) был разработан специальный метод «доплеровского сужения луча» или синтезирования апертуры РЛС. Такой режим можно было реализовать путем цифровой обработки радиолокационного сигнала с помощью специального сигнального процессора, однако включение его в состав РЛС вело к резкому росту стоимости станции и поэтому не приветствовалось руководителями промышленности. Примерно в это время на очередном аэрокосмическом салоне в Ле Бурже американский астронавт, участник полета «Союз»-«Аполлон» Т. Стаффорд пригласил на стенд американской фирмы «Хьюз», куда пускали только по специальным приглашениям, заместителя главкома ВВС СССР по вооружению генерал-полковника М.Н. Мишука и показал ему РЛС на сигнальных процессорах AN/APG-65 самолета F-18, которая, по словам «фирмачей», могла картографировать землю и обеспечивала применение по наземным целям бомб, а по морским, кроме того, и пуск ракет с радиолокационными ГСН. Мишук взял рекламные проспекты американской станции, однако некоторые эксперты из ВПК и ВВС заподозрили, что все это – дезинформация с целью заставить советских электронщиков пойти по ложному пути.

Су-35 выполняет «кобру»

Однако идею станции с синтезированной апертурой поддержал министр электронной промышленности А.И. Шокин, дав «добро» НИИ «Исток» на проведение НИР «Союз» совместно с НИИ АС Минавиапрома. На базе Ту-134 была создана ЛЛ, на которой стали отрабатывать экспериментальную станцию, одновременно в НИИ АС был создан полунатурный стенд. А когда советские специалисты смогли подробно ознакомиться с новым радаром шведской фирмы «Эриксон», проектировавшимся для истребителя «Грипен», сопротивление «ретроградов» было окончательно сломлено, и итогом многолетней работы стал целый ряд успешных РЛС, таких как «Жук», «Копье» и «Барс». Кстати, сигнальные процессоры сыграли важную роль и в создании новой ракеты Р-77 класса «воздух-воздух» с активной радиолокационной ГСН (экспортное название – РВВ-АЕ), и в обеспечении одновременного обстрела этими ракетами нескольких целей.

Об этой ракете стоит сказать особо. На Западе ее до сих пор называют «amraamsky», намекая на то, что это некий аналог американской ракеты AIM-120 AMRAAM, и совершенно напрасно. И дело не только в оригинальной аэродинамической схеме с решетчатыми рулевыми поверхностями и в мощных и легких исполнительных механизмах системы управления. В отличие от американской УР, излучатель головки самонаведения советской ракеты установили прямо на щелевой антенне, что упростило всю конструкцию. Саму головку, автопилот с системой искусственной устойчивости, бесплатформенную гироинерциальную систему (обеспечивающую основной участок полета), вычислитель и взрыватель объединили в единый блок, что впервые позволило получить систему управления ракетой меньше и легче американской при лучших характеристиках.

Возможность одновременной атаки нескольких целей на большой дальности могла принести успех в бою уже в его начальной фазе. Для этого были созданы ракеты большой и особо большой дальности Р-77ПД и КС-172, системы наведения которых обладали элементами «искусственного интеллекта» и могли сами ранжировать цели по степени опасности для своего носителя. Для ближнего боя появилась новая УР К-72Л (в серии – Р-73Л) с новыми помехозащищенными взрывателями и К-74 с широкоугольными фасеточными тепловыми ГСН.

Важной задачей стал переход к открытой архитектуре всего комплекса бортового электронного оборудования. До того сигнал от каждого конкретного блока шел к своему потребителю (например, от РЛС к индикатору) по отдельному проводу. Жгуты таких проводов достигали 75 мм в диаметре, а их общий вес был 200-300 кг без разъемов, а иногда и более. Чтобы установить новые блоки оборудования, надо было менять весь жгут или прокладывать дополнительный, возникали и проблемы увязки сигналов разнородных систем. Для дальнейшего движения вперед в США начали использовать мультиплексные шины данных – единый кабель, по которому одновременно проходило много сигналов в цифровом виде. Все блоки имели свой код, своеобразные адреса «отправитель-получатель», поэтому сигнал никогда не терялся. Внедрение шин обмена данными стало еще одним направлением совершенствования Су-27.