МиГ-31. Страж российского неба

Предистория

Истребитель-перехватчик МиГ- 31 – первый российский боевой самолет четвертого поколения. Созданный 25 лет назад, он и сегодня является самым скоростным и высотным боевым самолетом в мире. До последнего времени МиГ-31 был и единственным в мире серийным истребителем, оснащенным бортовой радиолокационной станцией с фазированной антенной решеткой (ФАР). Он. а также американский палубный истребитель F- 14. являются единственными в мире боевыми самолетами, несущими ракеты класса «воздух-воздух» большой дальности.

Разработка и принятие на вооружение в США стратегических крылатых ракет поставило на повестку дня вопрос о создании в СССР преемника самолета Ту-128 – барражирующего перехватчика, способного бороться с новой угрозой. Концепция, в соответствии с которой велось проектирование перехватчика, во многом была безпрецендентной для советской авиации. Упор делался на автономное выполнения боевого задания, в то время как все предыдущие перехватчики ВВС Советского Союза работали в теснейшем взаимодействии с наземными пунктами наведения, вплоть до выполнения перехвата в полностью автоматическом режиме по командам с КП. Перспективный самолет создавался прежде всего для прикрытия территории СССР от удара крылатыми ракетами со стороны Арктики, где не существовало сплошного радиолокационного поля. Исследования в рамках программы разработки тяжелого барражирующего перехватчика, способного обнаруживать и поражать цели на фоне земной поверхности в диапазоне высот от 100 м до 30 км начались в ОКБ Микояна в середине 60-х годов.

Первый вариант ТЗ на перехватчик предусматривал дальнейшее увеличение максимальной скорости полета (до 3500 км/ч на больших высотах) наряду с ростом продолжительности и дальности полета. Расчеты показали, что двигатель, сочетающий тягу, достаточную для полета за три Маха и «скромную» прожорливость, обеспечивающую необходимую продолжительность полета, создать невозможно. Скоростью пришлось поступиться – в соответствии с требованиями военных, она должна была остаться «всего-навсего» на уровне МиГ-25.

Перехватчик получил в ОКБ обозначение Е-155МП. Работы велись в нескольких направлениях, но в основе всех проектов лежал фюзеляж и воздухозаборники МиГ-25. экипаж включал двух человек – летчика и штурмана-оператора. Один из проектов сочетал в себе фюзеляж с увеличенными в размерах хвостовым оперением и крыльями изменяемой стреловидности от МиГ-23. Проект под шифром изделие «518-55» представлял собой МиГ-25 в двухместном варианте с расположением членов экипажа тандемом и новым трапецеидальным крылом, имеющим развитые наплывы в корневой части. С целью улучшения проходимости по слабоподготовленным аэродромам (аэродромам II класса) в обоих проектах предусматривалось применение нового шасси – с четырехколесными основными опорами на гибриде МиГ-23/25 и двухколесными – на «518-55». Наиболее экзотичным был проект Е-158 -30-тонная бесхвостка меньшего размера, чем МиГ-25, с дельтавидным крылом по типу «Аналога».

Постановление Совета Министров СССР от 24 мая 1968 г. предусматривало проектирование самолета в трех модификациях: истребителя- перехватчика Е-155МП как составляющей авиационного всевысотного комплекса перехвата воздушных целей С-155М. фронтового разведчика- бомбардировщика Е-155МРБ и «чистого» разведчика Е-155МР с представлением на совместные государственные испытания в 4-м квартале 1971 г. Разработка проекта затягивалась. последовательно было отвергнуто несколько вариантов – 518-19. 518-2. Прообразом Миг-31. стал проект 518-22. датированный 1971 г., в этом проекте окончательно получила утверждение компоновочная схема с неподвижным трапециевидным крылом, двухместной кабиной экипажа и конформной подвеской ракет большого радиуса действия, в качестве двигателей были выбраны ТРДДФ Д-30-Ф-36 конструкции Пермского МКБ (главный конструктор П.А.Соловьев). Полномасштабное проектирование перехватчика Е-155МП (изделие«83») началось в 1972 г. на базе проекта «518-55» под непосредственным руководством Генерального конструктора Р.А.Белякова. В разработку самолета огромный вклад внесли Г.Е.Лозино-Лозинский, К.К. Васильченко, В.А.Архипов. А.А.Белосвет. С начала 1976 г. главным конструктором темы являлся Г.Е.Лозино-Лозинский. в 1978-85 г.г. работы возглавлял К.К. Васильченко. затем А.А.Белосвет и Э.К.Кострубский.

Один из вариантов Е-155МП с крылом изменяемой стреловидности.

«Изделие 51Н-55» представляло собой МиГ-25 с новым крылом и сдвоенными колесны. ми тележками.

В 80-х годах рассматривался проект ударного самолета Е-155МФ, отличающегося от Е-155М расширенным фюзеляжем, поперечным, а не продольным размещением летчиков и усиленным вооружением класса «воздух-поверхность», включающим, в частности, до 12 свободнопадающих авиабомб калибром 500 кг, подвешенных на конформных узлах в три ряда под фюзеляжем, а также четыре УР на подкрыльевых узлах подвески.

Перехватчик МиГ-25МП. получивший мировую известность под обозначением МиГ-31. из-за внешнего сходства можно посчитать развитием МиГ-25, однако это совершенно новая машина. Новая по философии боевого применения, по аэродинамике. двигателям, составу бортового оборудования. Этот перехватчик. к сожалению, не получил в полной мере причитающееся ему паблисити. оставаясь в тени МиГ-29 и. особенно Су-27. однако он является, как минимум, в не меньшей, чем его собратья, степени самолетом первой четверти XXI века.

По компоновке Е-155МП во многом аналогичен МиГ-25. однако внешнее сходство обманчиво, так фюзеляж нового перехватчика является несущим, и на отдельных режимах полета может создавать до 25% подъемной силы. Крыло, которое, в целом, подобно крылу МиГ-25 имеет не два лонжерона, а три. Новое крыло имеет наплывы в корневой части, улучшающие характеристики на больших углах атаки, отклоняемые носки и механизацию (закрылки и элероны) вдоль всего размаха задней кромки.

Основные опоры шасси имеют необычную схему: переднее колесо на каждой тележке сдвинуто внутрь от продольной оси основной опоры, а заднее – наружу. Такая конфигурация улучшает проходимость на грунтовых и ледовых аэродромах, поскольку каждое колесо имеет свою линию пути, а не торит традиционную русскую колею, из которой «никуда не денешься.» Объемы под каналами воздухозаборников позволяют разместить основные опоры шасси в убранном положении, причем передние щитки ниш шасси могут использоваться в роли воздушных тормозов. Двухколесная передняя опора убирается, в отличие от носовой опоры МиГ-25, назад.

Изменилась соотношение конструкционных материалов в планере самолета, изделия из стали на Е-155МП составляли 50% массы конструкции. из титана – 16%, из алюминиевых сплавов – 33%, в то же время композиты, по-прежнему, используются крайне ограниченно.

Радикальные отличия нового перехватчика от МиГ-25 заключаются в установке двухконтурных двигателей Д-30Ф с форсажной камерой; прицельно-навигационного комплекса, РЛС и вооружения нового поколения; наличии экипажа из двух человек.

Обеспечить требуемую дальность и продолжительность полета в сочетании с достаточно высокой максимальной скоростью позволили двухконтурные двигатели Д-30Ф. разработанные под руководством П.А.Соловьева. Эти двигатели представляют собой модернизированный вариант двигателей, устанавливавшихся на пассажирском Ту-134. В результате доработки моторов и применения форсажной камеры удалось поднять тягу с 6800 кгс у исходного варианта до 15 500 кгс (на форсаже). Разработка двигателя началась в Перми в 1972 г.. летные испытания он проходил на изделии «99». Из-за большего расхода воздуха у двигателей Д-30Ф. по сравнению с ТРДФ Р- 300 самолета МиГ-25. сечение каналов воздухозаборников пришлось увеличить.

Ключевым элементом, определяющим эффективность авиационного комплекса стала РЛС СБИ-16 «Заслон» – первая в мире станция с фазированной антенной решеткой (ФАР), установленная на серийном боевом самолете. Эта РЛС разрабатывалась под проект туполевского тяжелого перехватчика Ту-148. планировалось также установить ее на перехватчик МиГ-25ПА. Антенну с электронным сканированием создала группа ученых и инженеров под руководством профессора Б.И.Сапсовича в НИИ Приборостроения: РЛС разработана в НПО «Фазотрон» под руководством генерального конструктора В.К.Гришина и главного конструктора А.И.Федотченко. Станция может одновременно сопровождать до десяти воздушных целей и осуществлять одновременное наведение ракет с полуактивными радиолокационными головками самонаведения на четыре из них, наиболее приоритетные для поражения пели выбираются автоматически бортовым вычислителем «Аргон-К». Дальность обнаружения целей – до 300 км., цель с ЭПР порядка 5 м2 обнаруживается на удалении 189 км (дальность автоматического сопровождения – 120 км). Углы сканирования ФАР +/-70 град, но азимуту и от -60 до +70 град, по углу места.

Е-155МП

Постройка первого опытного истребители – Е-155МП-831 – завершилась весной 1975 года, а 16 сентября летчик-испытатель Л.В.Федотов совершил на нем первый полет. На следующий год на летные испытани вышла вторая опытная машина, а летом 1977 года на авиазаводе в Горьком были изготовлены два самолета первой установочной партии. После окончания первого этапа государственных испытаний, в 1979 году, был развернут серийный выпуск перехватчиков, получивших новое обозначение – МиГ-31. По результатам летных испытаний в конструкцию самолета был внесен ряд существенных изменений: на передней кромке крыла по всему размаху установили четырехсекционные отклоняемые носки, для обеспечения полета на больших сверхзвуковых скоростях конструкцию крыла усилили третьим лонжероном; полностью было изменено расположение аэродинамических тормозов, которые вынесли из зоны каналов воздухозаборников.

Для оснащения новых дальних перехватчиков с системой «Заслон» в МКБ «Вымпел» в конце 60-х годов началась разработка новой ракеты Р-33, снабженной полуактивной радиолокационной головкой самонаведения. Особенностью УР являлось использование крыла милого удлинения и складывающихся рулей, что обеспечивало ее конформное размещение в подфюзеляжных нишах самолетов- носителей. Головка наведения Р-33 захватывала цель после пуска, до захвата наведение ракеты осуществлялось посредством инерциальной системы (протяженность полета до перехода на самонаведение должна была составлять 10-20% траектории). В конструкции УР ее создатели широко использовали титановые сплавы. Была обеспечена способность поражать цели на дальности до 120 км. Самолеты противника, маневрирующие с перегрузкой 4, уничтожались с вероятностью 0,6- 0,8. Стартовая масса ракеты составляла 491 кг (при массе БЧ 55 кг), диапазон высот поражения 50-28.000 м, максимальная скорость поражаемой цели – 3700 км/ч.

Параллельно с разработкой перспективных перехватчиков и предназначенных для них бортовых радиолокационных станций с антеннами, имеющими механическое сканирование, коллектив ученых и инженеров под руководством профессора Б. П. Сапсовича приступил к исследованию путей построения фазированных антенных решеток (ФАР) для авиационных систем управления вооружением. Основываясь на этих работах, в 1968 году НИИ Приборостроения приступило к созданию системы управления вооружением «Заслон» с фазированной антенной решеткой (ФАР), предназначенной для оснащения перспективных истребителей-перехватчиков. При этом были найдены оригинальные технические решения, созданы высокоэффективные методы проектирования и технологии изготовления, позволившие создать, отработать и организовать серийное производство ФАР.

Первая партия состояла из двух машин. Первый серийный МиГ-31 (б/н 011, с/ н 0101), собрали в конце весны 1977 г, вторым в конце 1977 г. из сборочного цеха Горьковского завода вышел борт 012. Борт 011 стал аэродинамическим эталоном для серийных машин. Он был собран без Б РЛС и использовался для испытаний. Второй серийный самолет предназначался для испытаний бортового оборудования.

Проблемы с силовой установкой не были преодолены на первых серийных самолетах. Борис Орлов, один из летчиков-испытателей, с риском для жизни сумел посадить борт 011 с отказавшим двигателем. После посадки осмотр самолета поверг испытателей в шок. Разлетевшиеся лопатки турбины двигателя прошли буквально в миллиметре от трубопровода гидросистемы. По выражению одного из инженеров ОКБ, «лопатки из двигательного отсека выгребали горстями».

Впоследствии борту 011 выпало стать первым потерянным МиГ-31. 20 сентября 1979 г. полет выполнял экипаж в составе летчика-испытателя П.М.Остапенко и штурмана-испытателя Л.С.Попова. Вскоре после взлета на скорости 1000 км/ч сработала сигнализация о пожаре левого двигателя. Летчик отключил его. Машина была заправлена топливом под завязку, а поскольку точной информации о том, что и где горит, не было, то сливать его представлялось неразумным. Полет на МиГе с большим остатком топлива на одном двигателе возможен либо на форсаже (который при пожаре любого из двигателей положено выключать), либо со снижением. Через 20 секунд ситуация еще более осложнилась – сигнализация сообщила о пожаре сразу обоих двигателей. Остапенко вновь запустил левый, и когда тот вышел на обороты крейсерского режима, отключил правый. Но высота продолжала падать, «Рита» – речевой информатор РИ-65 – хорошо поставленным женским голосом извещать о пожаре… Экипаж боролся с аварийной ситуацией 6 мин. 54 сек, но на высоте 350 м был вынужден покинуть машину.

МиГ-31

С помощью автоматизированной цифровой помехозащишенной аппаратуры передачи данных РК-РЛДН и АПД-518 возможна передача информации о целях, обнаруженных РЛС, другим самолетам или на наземный KII в реальном масштабе времени. причем бортовой процессор позволяет восстанавливать «забитые» помехами цели по частичкам, собирая воедино информацию от нескольких РЛС «Заслон». Эта же аппаратура делает возможным использование перехватчика в качестве самолета ДРЛО и управления.

Для осуществления скрытого перехвата на перехватчике установлена И К поисково-следящая система на основе теплопеленгатора 8ТП. Теплопеленгатор размещается под носовой частью фюзеляжа. В нерабочем положение устройство убирается в специальный фюзеляжный отсек. Теплопеленгатор сопряжен с РЛС, е его помощью выдается целеуказание ракетам с И К головками самонаведения Р-40ТД и Р-60. Максимальная дальность обнаружения цели в благоприятных условиях теплопеленгатором 8ТП – 50 км.

Вторая серия состояла из трех машин «201», «202», «203» и предназначалась для испытаний. Ни борту «201» велась отработка топливной системы. 4-го апреля 1984 года «201»-й потерпел катастрофу.

После катастрофы самолет проверялся на управляемость в экстремальных ситуациях. В частности, летчики-испытатели ОКБ Орлов, Фастовеи и Меницкий (он стал шеф-пилотом фирмы после гибели Федотова) проводили штопорные испытания. Это позволило составить рекомендации по выполнению высшего пилотажа на МиГ-31. Здесь стоит отметить, что МиГ-31 создавался как перехватчик, крутить на нем сложный и высший пилотаж не предполагалось, поэтому сначала он не имел ни системы предупреждения сваливания, ни указателя углов атаки.

Мощная РЛС требовала и нового оружия, таким оружием стали ракеты большого радиуса действия Р-33 с максимальной дальностью поражения целей 120 км. Четыре УР в полуутопленном положении крепятся к нижней поверхности фюзеляжа, кроме того – остались и подкрыльевые пилоны – по два под каждой плоскостью.

Работа систем управления оружием возможна, также в директорном режиме по командам с наземной станции наведения.

Вооружение перехватчика пополнено шестиствольной 23-мм пушкой ГШ6-23 с боекомплектом из 260 снарядов. Пушка установлена под обтекателем с внешней стороны правого воздухозаборника, стрельба ведется через специальную амбразуру в нормальном положении закрытую щитком.

Особенностью системы наведения УР Р-33 является наличие на борту инерциальной системы с помощью которой ракета «идет» по заданной траектории на ее начальном этапе. Таким образом, точность стрельбы ракетой Р-33 определяется не только работой полуактивной головки самонаведения. но и «уходом» бортовой ИНС; в свою очередь уход ИНС в значительной степени зависит от точности ввода в нее координат точки пуска (начальной выставки). Погрешность начальной выставки «задается» погрешностью работы прицельно-навигационного комплекса самолета, который должен иметь минимально возможные уходы. Дополнительной проблемой, стоявшей перед разработчиками ПрНК. являлось требование обеспечения навигации в полярных районах. Достаточно широко распространено мнение, что сложность определения местоположения объекта в районе Северного полюса связана с неустойчивой работой магнитного компаса – на самом деле все обстоит гораздо сложнее. Магнитный компас из-за высоких погрешностей давным-давно не является основным навигационным прибором, «сердцем» современных навигационных систем (и не только авиационных) являются ИНС. В описывающей поведение системы хитрой математической формуле в знаменателе стоит косинус широты места, которая, как известно, на полюсе равна 90 град. Косинус 90 град, равен нулю, при делении на который получается полнейшая неопределенность и связанные с ней сложности определения местоположения объекта в высоких широтах. Избежать этой неопределенности очень просто – достаточно принять за часть условного земного экватора (именно от экватора отсчитывается географическая широта места) ортодромию – кратчайшую линию на поверхности Земли между двумя пунктами маршрута (так называемую дугу большого круга). В ортодромической системе координат самолет всегда летит в районе «экватора» и проблема высоких широт не возникает. Зная заранее угол наклона плоскости ортодромии к плоскости экватора, всегда можно пересчитать ортодромические координаты в привычные, географические. В не столь отдаленные времена такую работу проделывал штурман с помощью «деревянных ЭВМ» типа логарифмической линейки, на современном самолете пересчет требуется вести в масштабе времени, близком к реальному – то есть требуется мощная БЦВМ с хорошим математическим обеспечением.

Испытатели ОКБ МиГ (слева направо): Леонид Попов, Валерий Меницкий, Александр Гарнаев, Сергей хазов и Павел Власов. Необходимо отдать должное летчикам-испытателям, квалификация и мужество которых помогала конструкторам быстро решать возникавшие проблемы. Летчики до последнего старались сохранить отказавшую машину, при счастливом раскладе – сажали ее. Кроме того, самолет при испытаниях подвергается экстремальным нагрузкам, но тем же нагрузкам подвержены и сидящие в нем.

В начале 1980 г. этап «Б» программы испытаний был в основном завершен, что и зафиксировал Акт приемки. Решено было поставить несколько МиГ-31 в действующий полк ПВО для проведения войсковых испытаний. Документ о принятии МиГ-31 на вооружение ПВО появился в мае 1981 г., однако окончательный Акт приемки на тот момент не был подписан, и реально поставки самолетов в полки начались только в 1982 г.

Еще одним камнем преткновения стала большая продолжительность полета перехватчика, точность определения координат ИНС напрямую зависит от времени работы: со временем – система «уходит», причем не всегда уход можно исправить коррекцией, скажем по звездам или по спутникам. Чтобы обеспечить заданную точность системы понадобились новые датчики первичной информации ИНС – гироскопы и акселерометры.

В результате нагромождения массы противоречивых задач, навигационный комплекс перехватчика получился насколько эффективным, настолько и сложным; в процессе доводки и испытаний попортил немало крови своим создателям и штурманам-испытателям. Кроме ИНС, в состав ПрНК входят радиосистемы дальней и ближней навигации, система воздушных сигналов. Наличие систем, работающих на различных физических принципах позволяет за счет специального математического алгоритма обработки информации значительно улучшить интегральную точность комплекса и уменьшить уходы.

Естественно, что одновременно пилотировать самолет, следить за тактической обстановкой, принимать решение на применение оружия и отслеживать работу многочисленных систем одному человеку невозможно, поэтому экипаж перехватчика состоит из двух человек – летчика и штурмана-оператора. Несколько отклоняясь от темы повествования – тяжелого истребителя МиГ-31 – стоит заметить, что вопрос о том, кто главнее в экипаже летчик или штурман возник с момента появления последнего на борту. На двухместном перехватчике именно штурман-оператор отслеживает ситуацию в воздухе и оказывает решающее влияние на исход воздушного боя и выполнения перехвата. Так что, пользующее популярностью в штурманской среде высказывание «летчик, нужен лишь в качестве перевозчика штурмана» в отношение Миг-31 в определенной степени справедливо.

Пилотажно-навигационное оборудование перехватчика включает систему автоматического управления САУ-155МП и навигационный комплекс КН-25. В комплекс, в свою очередь. входят: две инерциальные системы ИС-1-72А, цифровой вычислитель «Маневр», радиотехническая система ближней навигации А-312 «Радикал-НП», радиотехническая система дальней навигации А-723 «Квиток-2». аппаратура глобальных навигационных радионавигационных систем «Тропик» (аналог американской «Лоран») и «Маршрут» (аналог американской системы «Лоран»), На перехватчике предусмотрено установка бортового комплекса обороны. включающего аппаратуру РЭБ и активные и пассивные средства постановки помех в ИК диапазоне.

Летчик и штурман расположены тандемом на катапультируемых креслах К-36ДМ. Фонарь кабины имеет два открывающихся вверх сегмента.