Авиация и Космонавтика 2014 01

Су-27 история создания

С конца 1950-х гг. в ОКБ П.О. Сухого последовательно развивалась тематика исследований по боевому применению и повышению боевой эффективности проектируемых самолетов. С середины 1960-х гг. это направление работ было сгруппировано в рамках 13 отдела, который возглавил С.И. Буяновер. При нем в ОКБ была заложена серьезная научная база, сформированы основные подходы и разработана методология исследований в данной области.

Основными направлениями работ 13 отдела в эти годы являлись истребители-перехватчики и ударные самолеты. Большой научно-технический задел был сформирован в области создания авиационных комплексов перехвата. Здесь ОКБ являлось, по сути, пионером, т. к. с 1953 г. по 1970 г. были последовательно разработаны и внедрены в серию три первых отечественных авиационных комплекса перехвата: Су-9, Су-11 и Су-15. Была тщательно отработана технология создания таких самолетов и оценки их эффективности на базе использования методов математического моделирования процессов перехвата вплоть до моделирования процессов самонаведения ракет класса «воздух-воздух» с определением распределения промахов ракеты относительно цели. Параллельно в отделе сложился задел по формированию облика управляемых ракет для решения задач перехвата. Одновременно в ОКБ велась интенсивная работа по созданию таких ударных комплексов, как Т-4 («изделие 100»), Т-58М (Су-24) и целой серии самолетов типа Су-7Б и Су-17М.

Таким образом, в начале 1970-х гг., в ОКБ был накоплен разносторонний опыт по созданию самых разных авиационных комплексов и сложилась действенная кооперация со многими научными организациями и проектно-конструкторскими предприятиями МАП, МРП и МОП, такими, как: ЦАГИ, ЦИАМ, НИИАС, М3 «Вымпел», ПКПК «Молния», МКБ «Радуга» и многими другими.

Накопленный в ОКБ опыт разработки авиационных комплексов различного назначения позволил выдвинуть концепцию создания истребителя, который, был бы способен:

1. Решать задачи фронтового истребителя, обеспечивающего завоевание превосходства в воздухе, в т. ч. на значительных удалениях в оперативной глубине обороны противника, при прямых столкновениях с любыми истребителями.

2. Решать все задачи самолета-перехватчика над всей территорией СССР, в том числе, автономно в районах, слабо оснащенных наземными радиолокационными средствами, с обеспечением информационного взаимодействия со средствами ПВО.

В рамках поставленных задач требовалось обеспечить поиск целей рассредоточенной группой самолетов с обеспечением возможности передачи информации о параметрах движения целей с бортов обнаруживших их самолетов на борт самолета командира группы с последующей организацией координированной атаки этих целей всеми самолетами группы. Как вспомогательная задача предполагалось обеспечить новому самолету возможность применения неуправляемых авиационных средств поражения по наземным целям.

В период формирования облика Су-27 основные направления работ отдела были связаны с обоснованием технических характеристик самолета, способов его боевого применения, состава и характеристик авиационных средств поражения и БРЭО, в т. ч., обзорно-прицельных и навигационных систем, средств связи и управления объектом. Критерием выбора являлось обеспечение высокой эффективности комплекса в целом. При проведении предпроектных работ необходимо было правильно выбрать критерии оценки эффективности новых разработок и инструменты исследований.

Так, при определении основных летно-технических параметров самолета в качестве основного критерия было выбрано достижение определенного уровня вероятности победы над самолетом F-15 в ближнем маневренном воздушном бою (БВБ), а инструментами оценки — математические и полунатурные модели ближнего боя.

В историческом плане интересно проанализировать как и под влиянием каких факторов формировался облик системы вооружения Су-27. Как известно, в 1972–1973 гг. произошло уточнение концепции построения будущего парка истребительной авиации СССР: программа ПФИ была разбита на две составные части — создания легкого (МиГ-29) и тяжелого (Су-27) истребителей. Предусматривалось, что оба самолета получат унифицированную систему вооружения, включающую новое поколение УР: средней (К-27) и малой (К-14) дальности а также УР ближнего воздушного боя (К-73). Су-27 рассматривался как единый истребитель для вооружения ВВС и авиации ПВО. По сравнению с исходным вариантом, выросла размерность самолета и появилась возможность увеличить его боевую нагрузку. В связи с этим у заказчика появился соблазн довооружить Су-27 ракетами большой дальности, с тем, чтобы создать универсальный перехватчик, обеспечивающий возможность уничтожения всего спектра возможных целей.

В результате, для Су-27 военные требовали обеспечить превосходство над основным противником — F-15, как в дальнем ракетном, так и в ближнем маневренном воздушном бою, а в отношении F-14 использовали более осторожную формулировку: «должно быть обеспечено эффективное противодействие F-14 в дальнем ракетном бою». Было известно, что перспективный истребитель ВВС США F-15 получает на вооружение УР средней дальности AIM-7F с максимальной дальностью пуска 50–55 км, а палубный F-14 имел AIM-54A «Phoenix» с заявленной максимальной дальностью пуска 110–165 км. При такой постановке задачи конструкторам отечественных ракет необходимо было обеспечить для Су-27 дальность применения УР, большую, чем у «Sparrow», и сравнимую по дальности с «Phoenix».

В сложившейся ситуации были возможны различные пути решения проблемы. Военные рекомендовали «лобовой» вариант — включение в номенклатуру вооружения самолета ракет большой дальности. Впервые о необходимости такого рода «довооружения» заговорили в 1973 г. В СССР к тому времени из ракет большой дальности в разработке находилась только УР К-33, создававшаяся как основной тип вооружения для дальнего перехватчика Е-155МП (будущего МиГ-31), по аэробаллистическим характеристикам она являлась аналогом «Phoenix». Так, по настоянию военных, в проекте ТТТ на Су-27 появилось требование обеспечить возможность подвески и применения на Су-27 (в перегрузочном варианте) двух ракет К-33. В результате, вариант ТТТ, представленный ВВС на согласование промышленности в 1973 г., предусматривал обеспечить на Су-27 применение сразу 4(!) новых типов УР класса «воздух-воздух»:

— ракет К-33 большой дальности;

— ракет К-27 средней дальности;

— ракет К-14 малой дальности;

— ракет К-73 ближнего воздушного боя.

Промышленностью такая постановка задачи была воспринята без особого энтузиазма. Дело здесь было отнюдь не в том, что ее реализация усложняла бы создание системы вооружения для Су-27. С точки зрения МАП такая работа не представляла особых трудностей, основные сложности возникли бы у «радистов»(МРП). Но с другой стороны, было ясно, что неизбежным итогом реализации такого подхода стало бы утяжеление носителя, и неоптимальный состав номенклатуры вооружения, поскольку К-33 имела весьма посредственные аэродинамические характеристики в диапазоне режимов применения Су-27. Будучи последовательными сторонниками комплексного подхода к формированию концепции боевого применения Су-27, представители ОКБ и НИИАС предлагали другой способ решения поставленной задачи — за счет создания модульной УР типа К-27.

Проводимые в это время в ОКБ математические исследования по дуэльным боям с истребителем F-15, вооруженным УР средней дальности AIM-7F «Sparrow», показали, что использование в составе вооружения Су-27 проектируемой ракеты К-27, не обеспечивает нашему самолету ощутимого превосходства над противником. Было показано, что для этого требуется создание ракеты с существенно большей энерговооруженностью, обеспечивающей

— в 1,5 раза большую дальность отлета ракеты от пускающего самолета (эта концепция получила название «длинной руки»).

Ракета К-33

Ракеты К-27 и К-27Э на этапе эскизного проекта, 1977 г.

Такое требование означало необходимость обеспечения на ракете большего относительного запаса топлива, при этом стартовая масса ракеты увеличивалась примерно в 1,5 раза, что противоречило требованиям по унификации состава вооружения на Су-27 и МиГ-29. На первый взгляд, ситуация представлялась неразрешимой. Однако, в результате совместных работ ОКБ Сухого, НИИАС и М3 «Вымпел» выход из создавшегося положения был найден на пути создания ракеты К-27 модульного типа. Конструктивно такую ракету предлагалось реализовать из двух модулей. В головной части, образующей единый аппаратурный модуль, группировалась вся аппаратура, БЧ и органы управления. Стартовый РДТТ с расположенными на нем несущими поверхностями, представлял собой модуль двигательной установки, который должен был изготавливаться в двух вариантах: один — для ракеты К-27, а другой — для ракеты с повышенной энерговооруженностью, получившей в процессе разработки индекс К-27Э. Аппаратурный модуль обеих ракет предлагалось оснащать модулями ГСН различного типа:

— полуактивными радиолокационными ГСН;

— всеракурсными ИК ГСН;

— пассивными радиолокационными ГСН.

После консультаций, проведенных ОКБ со специалистами НИИАС и разработчиками УР от М3 «Вымпел», это предложение было выдвинуто в качестве единой платформы всех трех организаций и, в конечном счете, было принято для реализации. В результате, созданная на М3 «Вымпел» ракета К-27Э, имея лучшую энергетику двигательной установки, позволила иметь более высокую среднюю скорость на траектории и обеспечивать упреждающий удар по самолету противника при пусках на равных дальностях стрельбы. В дуэльной ситуации Су-27 с ракетой К-27Э получил преимущество перед F-15, вооруженного AIM-7F «Sparrow». По результатам моделирования на малых и средних высотах достаточно высоки оказались шансы выиграть бой даже с F-14, поскольку заявленные характеристики дальности ракет «Phoenix» можно было обеспечить только в оптимальных стартовых условиях, на большой высоте и максимальной скорости полета носителя, а при применении на меньших высотах и скоростях, дальность ракет такого типа существенно снижалась.

Но поскольку военные не отступали от своих требований, ОКБ пришлось вести разработку СУВ в заданной комплектации вооружения, продолжая отстаивать свою позицию на различных уровнях руководства.

Например, на этапе защиты эскизного проекта, в составе СУВ Су-27 требования по части размещения К-33 были даже «перевыполнены»: вместо двух на самолете «повесили» аж четыре К-33. Но на более поздних этапах проектирования основная проблема в реализации применения К-33 на Су-27, как и предполагалось, сместилась в сторону разработчиков РЛС и ГСН для ракет. Ссылаясь на объективные трудности, они всячески затягивали решение проблемы, поэтому, в конечном счете, военные согласились с доводами ОКБ, окончательно отказавшись от применения этой ракеты на Су-27.

13-й отдел принимал активное участие и в формировании требований к новой всеракурсной ракете ближнего маневренного боя, получившей индекс К-73, которая на многие годы вперед обеспечила передовые позиции нашей авиации в этой области.

Новая ракета должна была обладать:

— инфракрасной головкой самонаведения на новом чувствительном элементе с глубоким охлаждением;

— большим диапазоном углов слежения за целью (до ±способностью быстрого создания больших углов атаки) за счет введения газодинамического управления положением оси ракеты на участке работы РДТТ с помощью поверхностей, отклоняемых в сопле двигателя.

Эти качества обеспечивали ракете возможность производить «захват» целей на достаточно больших дальностях при атаках на встречно-пересекающихся курсах, кардинальное расширение зон пуска по начальным ракурсам и пеленгам цели и уменьшение минимальной дальности пуска по энергично маневрирующим целям (до 2,5 раз по сравнению с новой американской ракетой малой дальности типа AIM-9L «Sidewinder»). Применение ракеты К-73 на самолете Су-27 закрепило его высокие качества в ближних маневренных воздушных боях.

В плане выбора для Су-27 УР малой дальности между К-14 и К-73 позиции специалистов 13 отдела полностью совпали с мнением специалистов НИИАС о большей перспективности К-73, поэтому, на защиту эскизного проекта ОКБ вышло с предложением об исключении К-14 из номенклатуры вооружения Су-27.

Огромное внимание в отделе уделялось выбору обзорно-прицельных систем, которые в сочетании с характеристиками авиационных средств поражения обеспечивали бы высокую эффективность решения боевых задач. Совместно со специалистами НИИП был сформирован облик импульсно-доплеровской БР/1С с квазинепрерывным излучением, обеспечивающей необходимые и достаточные характеристики по дальностям обнаружения и сопровождения целей, по диапазону излучения и потенциалу канала радиокоррекции и подсвета, по динамическим характеристикам канала углового сопровождения, полностью соответствующие условиям ведения дальнего и ближнего боя с применением УР К-27Э и К-73.

Общий вид управляемой ракеты К-73 на этапе предварительной проработки (1973 г.), на этапе эскизного проекта (1976 г.) и на этапе проведения испытаний (после 1978 г.)

Ракета К-14 (вверху) в сравнении с К-73

Большим вкладом отдела в разработку самолета Су-27 явилось и обоснование необходимости включения в состав обзорно-прицельных средств самолета оптико-локационной станции ОЛС-27, создаваемой в ЦКБ «Геофизика».

Станция ОЛС-27 позволяла автономно в широком поле обзора обнаруживать цели по их тепловому контрасту и применять ракеты К-27Э и К-73 с ИК-ГСН в скрытом режиме, с реализацией, при необходимости, специального режима периодического кратковременного включения излучения БРЛ С для измерения дальности и скорости сближения с достаточно длительными периодами радиомолчания между замерами. Кроме этого для обеспечения применения пушки и неуправляемых средств поражения по земле, лазерный дальномер обеспечивал измерение дальности до наземных целей в диапазоне от 300 м до 5000 м.

При включенном излучении БРЛС станция ОЛС-27 использовалась для информационной поддержки радиолокатора при сопровождении целей на слепых ракурсах и в условиях воздействия радиопомех.

Довольно интересным являлось предложение о реализации на Су-27 встроенной подвижной пушечной установки (ППУ). По результатам проработки 13 отдела и отчетам НИИАС было показано принципиальное преимущество истребителя, оснащенного ППУ над обычным истребителем за счет обеспечения возможности всеракурсного применения пушечного вооружения, в т. ч. стрельбы на встречно-пересекающихся курсах. Результаты моделирования показывали, что в дуэльном БВБ с F-15 истребитель Су-27, вооруженный ППУ в 3 раза чаще выходил в условия атаки, имея в бою большее среднее время огневого воздействия по цели. Вероятность проведения за время боя не менее двух атак у истребителя Су-27 получалась в 1,5 раза больше, чем у F-15. Оценка вероятности поражения цели при стрельбе из ППУ была проведена в НИИАС. Оказалось, что вероятность поражения маневрирующей воздушной цели из ППУ с одноствольной пушкой типа ТКБ-687 была в 1,5–2 раза выше, чем при стрельбе из неподвижной двухствольной пушки АО-17А (ТКБ-645). Кроме всего прочего, исходя из более высокой эффективности, для ППУ требовался меньший суммарный боекомплект, в результате по расчетам общая масса ППУ в установке вместе со снарядами была всего 285 кг по сравнению с 425 кг для АО-17А.

С учетом всех этих обстоятельств, эффективность ППУ в ближнем воздушном бою на дальностях до противника менее 2000 м приближалась к эффективности перспективных УР малой дальности. Данные 13 отдела были положены в основу принятия в сентябре 1977 г. решения об оснащении Су-27 ППУ с одноствольной пушкой ТКБ-687 калибра 30 мм разработки КБП (главный конструктор — В.П. Грязев). Именно в таком варианте встроенного вооружения были предъявлены данные по Су-27 на этапе эскизного проекта. Правда, в ходе дальнейших работ по реализации этого решения, конструкторы ОКБ столкнулись с серьезными техническими трудностями, которые не позволили реализовать его на практике.

Одной из наиболее важных особенностей Су-27, отличающих его от всех ранее созданных авиационных комплексов, стало аппаратурное обеспечение возможности ведения согласованных боевых действий группы самолетов при решении истребительных задач, как в поле управления наземных или воздушных пунктов наведения, так и автономно на большой глубине за ЛБС. Такая опция стала возможной с введением в состав БРЭО Су-27 аппаратуры закрытой телекодовой межсамолетной связи и глубокой интеграции ее с СУВ-27, ПНК-27 и аппаратурой наведения «Спектр». Это новое качество комплекса Су-27, получившее название «Режим групповых действий (ГД)», позволяло значительно расширить тактические возможности ведения групповых воздушных боев и перехвата воздушных целей.

Создание авиационного комплекса самолета Су-27 было бы невозможно без эффективно организованного сотрудничества коллективов многих предприятий и организаций, входивших в различные министерства и ведомства ОПК СССР. И здесь следует отметить особую роль НИИАС. Этот специализированный научно- исследовательский институт имел большой опыт и широкие возможности для организации планомерных научных работ в области создания систем управления вооружением (СУВ) и средств поражения. В институте существовала хорошая научная база в виде различных моделей и отработанных методик исследования, а также мощная стендовая база. К примеру, в 1971 г. в НИИАС был введен в строй первый в СССР специализированный стенд воздушного боя (КПМ-2300), который позволял с большой степенью достоверности отрабатывать концепцию и технический облик истребителя и его системы вооружения в ближнем воздушном бою. Изначально этот комплекс предназначался только для отработки МиГ-23, но позднее он с успехом использовался в программах создания всех отечественных тактических боевых самолетов и вертолетов. При создании Су-27 в НИИАС получили самое широкое развитие методы математического и полунатурного моделирования динамических процессов в контуре систем управления вооружением в реальном масштабе времени и стендовой отработки бортового оборудования и вооружения. Благодаря институту, впервые в практике работы в ОКБ приняли процедуру, в соответствии с которой передача комплекса налетные испытания осуществлялась только после получения заключения НИИАС о прохождении им стендовой отработки.

В период наибольшего развертывания соответствующих исследований, работами по Су-27 общее руководство работами осуществлял зам. начальника института А.М. Батков.

Стенд полунатурного моделирования КПМ-2700

Стенд воздушного боя КПМ-2300 в НИИАС

Результаты работы института материализовались в виде документов, в которых содержались вполне конкретные рекомендации и выводы по исследуемым вопросам. Для примера, приведем выдержки по одному из первых комплексных отчетов, который пришел из института в ОКБ в декабре 1975 г. Этот отчет, озаглавленный «Исследование эффективности и путей ее повышения самолета Су-27 в ближнем воздушном бою», был посвящен сравнению Су-27 в ближнем воздушном бою с истребителями типа F-15 и F-16. Исследования проводились методами математического моделирования, а также на комплексе полунатурного моделирования КПМ-2300 на основании исходных данных, полученных НИИАС от ОКБ и от ЦАГИ. Сегодня представляет определенный интерес оценить тот уровень характеристик, который использовался при моделировании (см. таблицу).

В качестве оружия в ближнем воздушном бою у Су-27 использовались 4 ракеты К-60, а для американских истребителей — 4 ракеты «Sidewinder», характеристики которых аппроксимировались соответствующими математическими зависимостями. В полунатурном моделировании принимали участие 6 операторов, было выполнено 600 «воздушных боев» и 480 атак, кроме того, было проведено 300 «полетов» для снятия ЛТХ самолетов Су-27, F-15 и F-16. «Воздушные бои» проводились при варьировании различных характеристик самолетов и их вооружения с целью оценки степени их влияния на эффективность самолетов в воздушном бою и определения их оптимальных значений. В заключении было отмечено:

«— Самолет Су-27 при взлетном весе Gвзл = 19,4 т по своим ЛТХ превосходит самолеты ВВС США F-15 и F-16 (характеристики установившегося виража, тяговооруженность, скороподъемность и др.), что дает ему преимущество в ближнем воздушном бою.

— При увеличении веса эффективность Су-27 снижается, что подтверждается результатами как математического, так и полунатурного моделирования воздушных боев самолетов Су-27 и F-15. Результаты

… показывают, что самолеты Су-27 и F-15 равноэффективны при весе вступления в бой самолета Су-27, равном Gвст = 18,5 т (Gвзл= 20,5 т).

— Увеличение допустимого значения коэффициента подъемной силы Судоп дает определенное повышение эффективности самолета-истребителя, …(но оно) может оказаться нереализованным из-за ограничений по физиологии летчика.

— Обеспечение переносимости организмом летчика больших перегрузок позволяет значительно повысить эффективность самолета в воздушном бою. Самолет-истребитель, имеющий ограничения только по n ymax= 11 имеет абсолютное превосходство над истребителем, у которого существует ограничение по физиологическим возможностям человеческого организма. Это подтверждается серией воздушных боев самолета Су-27 с самолетом F-16, имеющим значительно более низкие ЛТХ и откинутое назад на 45° от вертикали сидение летчика.

— Применение менее маневренного оружия на самолетах F-15 и F-16 (ракет «Сайдуиндер») значительно повышает эффективность самолета Су-27 (с ракетами К-60), при этом оба самолета становятся равноэффективными при вступлении в бой Су-27 с весом, равным Gвст=20 т (т. е. Gвзл.=22 т). Следовательно, более высокие маневренные характеристики ракет типа К-60 по сравнению с ракетами типа «Сайдуиндер» позволяют увеличить вес самолета Су-27 на 1–1,5 т без снижения эффективности. Наличие на вооружении самолета-истребителя всеракурсных ракет ближнего воздушного боя создает ему подавляющее преимущество над однотипными истребителями».

Дальнейшие совместные работы ОКБ и НИИАС позволили подробно исследовать все основные обликовые характеристики Су-27 и его системы вооружения в сравнении с основными соперниками — истребителями F-15, F-16 и F-14. Исследования проводились последовательно и всесторонне: от изучения эффективности самолета в дуэльной ситуации в дальнем и ближнем воздушном бою до исследования работы больших групп самолетов в плотных боевых порядках и в сложной помеховой обстановке.

Ближе к началу летных испытаний, для полунатурного моделирования работы СУВ Су-27 в институте при активном участии ОКБ был построен стенд КПМ-2700. Он состоял из двух кабин самолета, одна из которых помещалась в сферическом куполе, на внутреннюю сторону которого проецировалось изображение воздушной цели. Обе кабины имели штатное информационно управляющее поле самолета Су-27. На пятистепенном стенде (С5-К) размещалась оптико-локационная станция (ОЛС) бортового комплекса «31Е», связанная с размещенными на КПМ-2700 бортовым вычислителем. На трехстепенном стенде СЗ-1200 размещалась БРЛС «Меч», также связанная с размещенными на КПМ- 2700 бортовым вычислителем. Бортовое оборудование самолета размещалось на стеллажах стенда. Проверка стенда в работе состоялась при отладке первого комплекта БРЛС, в октябре 1979 г. Через год, в октябре 1980 г. на стенде началась отработка первого летного комплекта ОЭПС. В дальнейшем, на стенде производилась отладка всех комплектов аппаратуры СУВ перед ее отправкой для установки на самолетах.

Подвеска К-73 в исходном варианте компоновки на Т10-1

Опытный самолет Т10-5 с подвеской УР К-27ЭТ и К-73

Су-27, как истребитель завоевания господства в воздухе, должен был нести мощное вооружение, включающее новое поколение УР класса «воздух-воздух» большой, (К-33) средней (К-27) и малой (К-73) дальности [1 Ракеты К-14, заданные для применения на Су-27, предусматривались в ТЗ на СУО, но к моменту защиты эскизного проекта и рабочего проектирования номенклатуру УР малой дальности решили ограничить только ракетой К-73.], а также штатные, серийно изготавливаемые неуправляемые авиационные средства поражения общей массой до 4000 кг для применения по наземным целям. Вооружение самолета первоначально должно было размещаться на шести точках подвески: двух точках, расположенных тандемом по оси симметрии под фюзеляжем и четырех — под консолями крыла. Нумерация велась с правого по полету борта на левый. В процессе проектирования количество точек подвески увеличили до восьми: две дополнительные точки № 7 и № 8 разместили под мотогондолами. Схема подвески разрабатывалась исходя из ТТЗ и с учетом необходимости обеспечить безопасное для устойчивой работы силовой установки применение ракет с активным стартом. Для новых УР класса «воздух-воздух» задавалась разработка новых средств подвески — пусковых и катапультных устройств. Под фюзеляжем и на мотогондолах предусматривалось применение универсальных катапультных установок типа АКУ-27/33, обеспечивающих «холодный» (катапультный) старт ракет типа К-33 и К-27(Э), а на крыле подвеску ракет К-27(Э) и К-73 предполагалось осуществлять на пусковых установках с «горячим» (активным) стартом: АПУ-27 (АПУ-470) и АПУ-73 (П-72). Позднее, в связи с отказом от применения на Су-27 тяжелых ракет К-33, для применения К-27(Э) с фюзеляжных и гондольных точек была задана разработка катапультной установки АКУ-470.

Разработку пусковых устройств УР по традиции осуществляли сами создатели ракет. Сложность здесь заключалась в том, что новые ракеты и пусковые устройства к ним предназначались сразу для двух типов самолетов — Су-27 и МиГ-29, в связи с чем, при согласовании ТЗ возник ряд трудностей, связанных с жесткими требованиями к весовым и эксплуатационным характеристикам агрегатов вооружения.

Для поражения наземных целей на Су-27 предусматривалось применение широкой гаммы бомб, зажигательных баков, разовых бомбовых кассет, и т. д., калибра от 100 кг до 500 кг и неуправляемых реактивных снарядов типа С-5, С-8, С-13 и С-25. Для подвески вооружения предполагалось использование новых балочных держателей типа БДЗУ-73А разработки ПКБ «Горизонт» в различных вариантах исполнения, обеспечивающих возможность применения всех серийных боеприпасов и агрегатов авиационного вооружения, а также серийных многозамковых балочных держателей типа МБДЗ-У6-68 разработки М3 «Вымпел». Установка этих агрегатов на точки подвески должна была осуществляться при помощи электромеханических адаптеров (т. н. переходных балок), в которых должны были размещаться блоки СУО, предназначенные для управления вооружением. Такая схема подвески позволяла относительно быстро переоборудовать самолет для действий по наземным целям. В дальнейшем, с целью сокращения типажа средств подвески вооружения, было принято решение о применении на самолете серийных унифицированных балочных держателей типа БДЗ-У (УС, УСК) разработки М3 «Вымпел».

Работа по созданию устройств подвески на Су-27 развернулась в 1976 г.

На двух первых опытных самолетах количество точек подвески ограничивалось шестью, мотогондольные точки были введены чуть позже, с опытных самолетов Т10-3/4. Поскольку Т10-1 /2 предназначались преимущественно для снятия аэродинамических характеристик, на них не предусматривалось размещение системы управления оружием, а лишь установка макетов пусковых установок АПУ-27-33, АПУ-14 и П-72, обеспечивающих подвеску габаритно-массовых макетов УР, причем даже без возможности их аварийного сброса.

Для серийного самолета Су-27, прототипом которого являлись машины Т10-3/4, требовалось разработать узлы, обеспечивающие подвеску ракет класса «воздух-воздух», при снятии которых крыло и мотогондола самолета не имели бы выступающих в поток частей. Требования к массе конструкции выдвигались очень жесткие, поэтому выбирались материалы, сочетающие высокую прочность и малую удельную массу. Поиски вариантов привели к схеме узлов шкворневого типа — силовой шкворень, установленный во внутренний стакан на самолете и легкий обтекатель из материала АМГ, придающий узлу обтекаемую форму. Позднее, в эксплуатации, такие узлы получили название «кораблики». Наряду с отработкой формы решались и задачи крепления шкворней на самолете. Наиболее сложной оказалась точка подвески, располагавшаяся на дальней дистанции, где из-за малой строительной высоты крыла не удавалось реализовать крепление, принятое в других точках. Здесь было найдено другое техническое решение: шкворень удерживался в стакане консоли разжимными кольцами клиновидного сечения.

На начальном этапе проектирования для крепления на «кораблики» пусковых (катапультных) устройств и балочных держателей была предложена довольно простая система «болт-гайка», которые контрились между собой устройством типа «булавка». Это создавало дополнительное аэродинамическое сопротивление и трудности в эксплуатации. В дальнейшем была разработана быстросъемная конструкция самоконтрящихся болтов, в которых функция автоконтровки была скрыта внутри самих болтов. После успешного проведения всех испытаний данная конструкция была признана изобретением.

Первый комплект штатных пусковых устройств (АПУ/АКУ-470 и П-72) и переходных балок к ним был опробован на самолете Т10-4, кроме него испытания агрегатов системы вооружения проводились еще на трех опытных самолетах установочной партии Су-27: Т10-5, Т10-10 и Т10-11.

К сожалению, при проектировании были и ошибки: в стремлении достичь минимальную массу не были учтены некоторые детали, что не замедлило проявиться при отработке конструкции в процессе эксплуатации. От сильного воздушного напора тонкие обтекатели стали деформироваться, гнуться, складываться. Пришлось заниматься ремонтом и усилением узлов, вводя в конструкцию дополнительные конструктивные элементы.

Управляемая ракета К-27Р

Управляемая ракета К-73 на этапе проведения ЛКИ

Пушка ТКБ-687

В первоначальном виде, в ТТТ на аванпроект ПФИ 1971 г., в части пушечного вооружения, была задана установка встроенной пушки калибра 30 мм с темпом стрельбы 3000 выстр./мин и боезапасом 250 снарядов.

Пушечным вооружением в СССР занималось Министерство оборонной промышленности (МОП), а признанным лидером в разработке авиационных пушек являлось Тульское КБ Приборостроения (КБП, в прошлом ЦКБ-14) МОП. Из перспективных авиационных пушек к началу 1970-х гг. в разработке здесь находилось только двухствольное 30-мм орудие ТКБ-645, данные по которому и были взяты за основу для проработки размещения пушечного вооружения на Су-27. В результате в согласованном варианте ТТТ ВВС на Су-27, утвержденном летом 1976 г., в качестве встроенного пушечного вооружения под обозначением АО-17А фигурировала именно эта двухствольная пушка с боекомплектом в 250 снарядов. В качестве съемного пушечного вооружения предусматривалось применение на самолете двух подвижных пушечных установок СППУ-30 с той же пушкой и боекомплектом по 250 снарядов на установку.

Уже на ранней стадии работ стало ясно, что установить ТКБ-645 на Су-27 в пределах выбранных компоновочных решений будет довольно затруднительно. Проработки показывали, что из-за больших габаритов и массы (115 кг) эта пушка плохо размещается на самолете в связи с отсутствием в районе буля требуемой строительной высоты, а другого места по условиям компоновки на самолете просто не было. СППУ-30, разрабатывавшиеся в интересах фронтового бомбардировщика Су-24М, представляли собой большие по габаритам и массе (980 кг) установки, что требовало их подвески на мощных держателях. Таким образом, было ясно, что и они плохо вписываются в концепцию применения Су-27, как истребителя, предназначенного для завоевания господства в воздухе.

В результате, в процессе эскизного проектирования Су-27 велись работы по поиску альтернативных вариантов пушечного вооружения. Постоянное общение «артиллеристов» из 10-го отдела ОКБ с КБП, позволило найти оптимальный вариант решения проблемы. К этому моменту В.П. Грязев, как зам. главного конструктора КБП, в инициативном порядке вел работы по новой одноствольной авиапушке ТКБ-687. В металле уже существовал макетный образец этого орудия, который был вполне работоспособен, но требовал доведения по своим характеристикам.

Авиационная пушка ТКБ-687 (после ее принятия на вооружение — ГШ-301, т. е. Грязев, Шипунов, 30 мм, 1 ствол) создавалась в КБП как предельное по энергобаллистическим характеристикам изделие. По сравнению с аналогичными образцами западных авиапушек, она обеспечивала высокую скорострельность и эффективность, имела меньшую массу в сочетании с высокой технологичностью и самый высокий коэффициент совершенства (соотношение произведения темпа стрельбы на массу патрона к массе пушки).

В ОКБ Сухого были переданы габаритные чертежи новой пушки для проработки ее размещения на самолете. Оказалось, что в отличие от ТКБ-645, одноствольное орудие свободно размещается в выделенных для нее компоновочных объемах правого буля самолета. В октябре 1974 г. в ОКБ был построен натурный стенд Л81-Т10 с макетной пушечной установкой ТКБ-687 для натурной отработки элементов ее конструкции стрельбой. Для этих целей КБП поставило в ОКБ опытную пушку с ограниченным ресурсом. Стендовые испытания проводились на полигоне ЦНИИТОЧМАШ. Первые стрельбы из установки были очень короткими, было сделано всего 50 выстрелов. В результате стрельбы получили: разрушение дюралевой обшивки правого буля в зоне обреза ствола, трещины на ребрах и поясе переднего силового узла, трещины на трубе гильзоотвода в радиусной ее части. При этом выяснилось, что эксплуатация патронного ящика с вертикальной загрузкой вызывает большие трудности по укладке боекомплекта и зарядке пушки.

После проведения анализа результатов испытаний были разработаны соответствующие мероприятия по устранению выявленных недостатков, как в части конструкции самой пушечной установки, так и каркаса планера в зоне установки пушки. Одновременно в бригаде артиллерийского вооружения велся поиск нового решения для системы питания установки. Искомое решение было найдено неожиданно, в ходе изучения конструкции пушечного вооружения на имевшемся в ОКБ натурном образце F-5E, что натолкнуло на мысль об использовании нового принципа питания пушки на Су-27. Суть идеи состояла в том, что патронная лента навешивалась на направляющие рельсы в виде циклических гирлянд. Изготовили деревянный макет и проверили эту идею на практике — результаты оказались положительными.

В 1976 г. стенд Л81-Т10 был перепроектирован под новую систему питания и на полигоне проведены его доработки.

С ноября 1976 г. по ноябрь 1977 г. выполнили испытания стрельбой. В процессе испытаний было получено разрушение гильзоотвода и выявлена ненадежная работа питания из-за зависания и заклинивания конца патронной ленты на направляющих рельсах. Срочно были разработаны два варианта толкателей патронной ленты — механический (пружинный) и пневматический. Из-за конструктивной сложности и больших усилий при складывании механического толкателя от этой конструкции отказались, и на самолет была рекомендована установка пневматического толкателя.

Параллельно стендовой отработке в ОКБ продолжались теоретические исследования и обоснование облика пушечного вооружения. Существенную помощь ОКБ оказывали специалисты НИИАС МАП. В результате проведения специальных исследований и математического моделирования было показано, что при ведении ближнего маневренного боя подвижная пушечная установка на истребителе обладает большим преимуществом перед неподвижной. Эффективность такой установки по сравнению с неподвижным орудием возрастала в 3–4 раза, т. к. при ведении ближнего боя подвижная пушка становилась, по сути, «всеракурсным» оружием.

Таким образом, к 1977 г. были как теоретически, так и практически завершены работы по формированию облика пушечного вооружения Су-27 в варианте с пушкой ТКБ-687. Оставалось только утвердить эти решения официально. Для этого ОКБ Сухого вышло с предложением о соответствующей корректировке ТТТ на Су-27 в части его пушечного вооружения.

7 сентября 1977 г. было подписано Решение ВПК, согласно которому КБП официально было поручено разработать новую 30-мм пушку, предназначенную для установки на Су-27 в подвижном, а на МиГ-29 и Як-41 в неподвижном вариантах, а также для замены пушек НР-30 на самолетах типа Су-17М и оснащения унифицированной съемной гондольной пушечной установки.

Осенью 1977 г. на макетную комиссию по самолету Су-27 были представлены материалы по пушечной установке в двух вариантах:

— Встроенная неподвижная пушечная установка ВПУ-687 с углом установки пушки к осям самолета 0’ и боекомплектом 200 патронов;

— подвижная пушечная установка ППУ-27 в том же компоновочном объеме, что и ВПУ-687, с углами подвижности пушки +5° по горизонтали и 0-15° по вертикали вверх от осей самолета; с боекомплектом 150 патронов.

Макетной комиссией ВВС была рекомендована разработка ВПУ-687 с переходом в последующем на ППУ-27; такое решение было принято вследствие недостаточной конструктивной проработанности подвижной установки.

В разработке ППУ-27 самым узким местом оказались электропривода. Ввиду их больших габаритов, кинематика не вписывалась в обводы самолета из-за малых строительных высот фюзеляжа в районе буля. Требовалось принципиально новое решение в области привода, и такое решение было найдено в виде роторного гидромотора, который был спроектирован в ОКБ Сухого с участием НИИАС. Но здесь возникло много вопросов в части поведения гидромотора и золотниковой гидроавтоматики при воздействии ударных нагрузок, связанных со стрельбой из пушки. Требовалось проведение большого объема дополнительных исследований и экспериментальных работ. При этом, специалистами по аэродинамике высказывались обоснованные сомнения в части устойчивости и управляемости самолета при отклонении пушки с закрепленной на ее стволе створкой, которая по их мнению резко изменяла картину обтекания правой плоскости крыла. В результате, в силу сложившихся обстоятельств и большого числа возникших технических проблем, работы по ППУ-27 были приостановлены и в дальнейшем переведены в НИР для последующих модификаций самолета Су-27.

Все это время в ОКБ продолжались работы по доводке пушечной установки с неподвижной пушкой ТКБ-687. До 1979 г. работы продолжались на стенде Л81-Т10, а в 1980 г. был построен новый вариант стенда, Л81-Т1 °C, соответствующий компоновке серийного самолета. К сентябрю 1981 г. на нем завершили 1-й этап испытаний с отстрелом 1480 снарядов. По результатам испытаний был выполнен ряд доработок конструкции ВПУ, в частности, увеличена прочность переднего узла крепления пушки и гильзоотвода. 2-й этап испытаний, с выполнением контрольных стрельб в объеме 4000 выстрелов завершили к апрелю 1982 г. В рамках этих работ проводились замеры усилий, вибраций, ударных и акустических нагрузок, а также замеры концентрации газовоздушной смеси на взрывобезопасность в отсеках пушечной установки. По результатам испытаний была подтверждена безотказность установки, на основании чего было выдано заключение на проведение летных испытаний ВПУ-687.

Заводские летные испытания ВПУ-687 на Су-27 проводились в 1982 г. на опытном самолете Т10-3. Программу испытаний разбили на два этапа, 1-й выполнили с 5 июня по 14июля, а второй-с 10октября по 9 декабря 1982 г. Полетам предшествовала наземная отработка ВПУ с выполнением стрельбы в тире. Первый полет со стрельбой в воздухе 9 июля 1982 г. выполнил Н.Ф. Садовников. Кроме него полеты по программе отработки ВПУ-687 выполняли летчики ОКБ В.Г. Пугачев и А.Н. Исаков.

В процессе выполнения полетов со стрельбой проверялась газодинамическая устойчивость работы правого двигателя, влияние стрельбы на систему дистанционного управления (СДУ) самолетом и на комплекс БРЭО в целом. Проводились замеры вибронагрузок и их воздействие на оборудование, а также замеры концентрации газовоздушной смеси для определения взрывобезопасности отсеков установки ВПУ-687. За этот период времени был выполнен 21 полет с отстрелом 969 снарядов, была подтверждена работоспособность пушки при режимах стрельбы до 6 очередей по 25 снарядов. По заключению летчика- испытателя Н.Ф. Садовникова и материалам системы бортовой информации, стрельба из пушки ГШ-301 не оказывала влияния на устойчивость, управляемость самолета и работу двигателей. При стрельбе летчики испытывали вибрацию в кабине, но отказов индикационных приборов не наблюдалось. Надо отметить, что самолет Т10-3 не был в полном объеме оснащен штатным оборудованием и объективной картины воздействия стрельбы на аппаратуру получить не представлялось возможным.

Следующий этап испытаний предстояло выполнять уже в ходе ГСИ Су-27, на самолете серийной конфигурации, оснащенном штатной аппаратурой БРЭО…

Вариант подвижной пушечной установки

В 1972 г. Приказом МАП ПКБ «Горизонт» была задана разработка универсального устройства выброса «ловушек» АПП-50, предназначенного для защиты ЛА от ракет с ИК и радиолокационными ГСН путем отстрела ложных тепловых целей и дипольных отражателей. Одновременно специализированным организациям промышленности, входившим в состав министерства машиностроения, было задано создание нового поколения высокоэффективных помеховых патронов соответствующего калибра. Предполагалось создание двух видов патронов: инфракрасных патронов ППИ-50 и противолокационных патронов ППР-50 для создания облака ДО.

Перед конструкторами была поставлена задача, разработать пиротехническое устройство выброса помех, работающее на сверхзвуковых скоростях и больших высотах. Коллектив конструкторов успешно справился с поставленной задачей. Наземные испытания блоков выброса при отстреле патронов подтвердили оригинальное решение конструкции кассеты, в которую устанавливаются патроны, где в качестве демпфера для восприятия силы отдачи при отстреле патронов была применена плоская пружина. Созданное устройство по своим характеристикам превосходило зарубежные аналоги AN/ALE-29A и AN/ALE-40. Применение титановых сплавов и рациональная конструкция позволили значительно повысить прочность и надежность блоков выброса, сохранив при этом минимальную массу.

При разработке АПП-50 были учтены пожелания самолетных фирм о возможности размещения этого устройства на самолетах фронтовой и дальней авиации. Так появился «модульный» вариант с возможностью наращивания блоков устройства. В 1978 г. АПП-50 был принят на вооружение, и устанавливался на самолетах типа Ту-95, Ил-76, Ту-22М, Одним из первых самолетов, на котором было установлено устройство АПП-50 в двухмодульном исполнении, стал фронтовой бомбардировщик Су-24.

В 1976 г., согласно ТТТ, в составе комплекса РЭП на Су-27 в качестве автомата блоков выброса была задана установка аппаратуры АПП-50 «Автомат-Ф» в комплектации на 3 блока (24 патрона). В связи с тем, что разработка комплекса РЭП, составной частью которого являлась установка АПП-50, затягивалась, было принято решение о применении на самолете АПП-50 в варианте с ручным управлением, в 1-модульном исполнении.

На опытных самолетах и самолетах установочной партии типаТ10-5 аппаратура АПП-50 не устанавливалась, ее испытания проводились позднее, начиная с 1984 г. на самолетах в серийной конфигурации.

Летающая лаборатория на базе Су-15 № 06–16 для испытаний помеховых патронов

Испытания ППР-50 на ЛЛ Су-15 № 06–16

Испытания ППИ-50 на ЛЛ Су-15 № 06–16

Ведущая роль в создании средств ИК-помех для защиты от УР с радиолокационными и ИК-ГСН принадлежит сотрудникам НИИ прикладной химии (НИИ ПХ). За период с момента начала работ в этой области в начале 1970-х гг., в институте было разработано несколько вариантов патронов ППИ-50 и ППР-50 калибра 50 мм в различных модификациях.

Исследования эффективности различных типов помеховых патронов выполнялись в ЛИИ совместно с представителями заказчика. Для этой цели использовался переоборудованный под ЛЛ перехватчик Су-15 № 06–16, на котором монтировались специальные подфюзеляжные и подкрыльевые блоки выброса, а также фотоконтейнер с киноаппаратурой. С 1978 г. на ЛЛ проводилась оценка характеристик различных вариантов патронов типа ППР-50 и ППИ-50. Как правило, полеты выполнялись в сопровождении самолетов- киносъемщиков или специализированных самолетов сопровождения, оснащавшихся комплексом спектрометрической аппаратуры. Эти работы позволили определить пути дальнейшего повышения эффективности средств пассивной обороны самолетов и разработать новые, более эффективные варианты помеховых патронов.

Статья подготовлена по материалам книги П. Плунского, В. Антонова, В. Зенкина, Н. Гордюкова и И. Бедретдинова «Истребитель Су-27. Начало истории”.