Мир Авиации 2003 01

ЭКСПЕРИМЕНТ
ФОТОН

Экспериментальный самолет «Фотон» для исследования энергетических систем увеличения подъемной силы

Алексей МАТВЕЕВ Москва

11 августа 1982 года совместным приказом двух министров – И.С.Силаева (Минавиапром) и В.П.Елютина (Минвуз) – на базе опытного студенческого КБ факультета самолетостроения (ОСКБ-С) московского авиационного института было создано отраслевое студенческое КБ экспериментального самолетостроения – ОСКБЭС.

Нужно пояснить, что событие это не было ординарным. Дело в том, что в Минавиапроме в то время железно выполнялось негласное правило: не создавать новых конструкторских организаций, а все новые разработки сосредотачивать в уже существующих КБ. Новые КБ организовывались в тех исключительных случаях, когда специфика предстоящих задач была слишком далека от традиционных. Так, КБ «Молния» было создано специально под программу ВКС «Буран», а ОСКБЭС – для решения экспериментальных задач.

К началу 80-х годов ОСКБ-С МАИ, история которого ведет отсчет с 1965 года, имело за плечами неплохой опыт. Первенец КБ – экспериментальный пилотажный самолет «Квант» – успешно проходил испытания в ЛЙИ МАП, установив пять мировых рекордов. В 1979 году прошел первый этап испытаний дистанционно-пилотируемый аппарат «Д», а в 1982-м – ДПЛА «Комар». Оба аппарата были созданы в интересах военного заказчика и могли быть использованы в случае появления надежных радиосистем управления. Заканчивалась постройка пилотируемого микросамолета «Эльф». Все аппараты были спроектированы и построены в строгом соответствии с нормами и требованиями авиапромышленности .

Работа велась силами студентов под руководством штатных сотрудников ОСКБ-С и совместителей из числа преподавателей кафедры конструкций и проектирования самолетов. Ежегодно студентами по реальным тематикам ОСКБ-С выполнялось около 15 дипломных и 25 курсовых проектов. Почти все штатные сотрудники ОСКБ-С начинали свою работу в коллективе еще студентами. В опытном производстве, работавшем по тематикам ОСКБ-С, было задействовано 15 высококлассных рабочих-универсалов. ОСКБ-С было единственным из студенческих конструкторских бюро авиационных вузов страны, чьи изделия признавались в Минавиапроме и допускались к испытаниям по существовавшим там правилам.

Главной задачей маёвского КБ являлось, с одной стороны, совершенствование конструкторской подготовки студентов путем привлечения их к созданию реальных образцов техники, а с другой – использование способных студентов и квалифицированных преподавателей для решения актуальных задач авиапромышленности в рамках учебного процесса.

Поскольку все крупные КБ были с головой загружены работами по сопровождению своих серийных самолетов или опытными (ориентированными на серию) машинами, то у них совершенно не оставалось времени, да и желания заниматься экспериментальными летательными аппаратами. Это казалось обременительным и не обещало больших финансовых вливаний.

В этой ситуации 10-й Главк Авиапрома нашел в лице ОСКБ-С талантливый, энергичный и уже достаточно опытный коллектив, способный решить поставленную задачу. А для «бьющего копытом» молодого, но уже сложившегося КБ это была великолепная возможность доказать свою состоятельность и выйти на новый уровень.

Явным лидером и идеологом коллектива, приложившим немало сил к организации ОСКБЭС, был Казимир Михайлович Жидовецкий. Он пришел в КБ еще студентом второго курса института в 1966 году, на самой начальной стадии работ по «Кванту» и сразу обратил на себя внимание своей эрудированностью и работоспособностью. Благодаря своему авторитету Казимир Михайлович быстро стал руководителем одной из конструкторских групп, а затем и заместителем начальника СКБ по техническим вопросам. Им была разработана конструкция всех основных агрегатов «Кванта», технология их изготовления, затем осуществлялось руководство постройкой и летными испытаниями самолета. Все последующие летательные аппараты, разработанные и построенные в ОСКБ-С, создавались под непосредственным руководством и при самом активном личном участии К.М.Жидовецкого. При создании ОСКБЭС именно он и был назначен ответственным руководителем нового КБ и утвержден в должности Главного конструктора МАП приказом по Министерству.

Главный конструктор ОСКБЭС МАИ Казимир Михайлович Жидовецкий (1946 – 1999)

Экспериментальный пилотажный самолет «Квант», разработанный в студенческом КБ МАИ

МиГ-21 ПД

МиГ-23 (изделие 23-01)

Т-58ВД

Т6-1

Экспериментальный летательный аппарат предназначен для решения какой-либо одной или нескольких научно-практических задач в области аэродинамики и динамики полета. Он отличается от опытного тем, что не предусматривается его последующее серийное производство. Экспериментальный ЛА создается, как правило, в одном, максимум – в двух экземплярах.

Затраты на создание экспериментального аппарата существенно ниже, чем на разработку опытного самолета, несущего вооружение или груз, навигационное и целевое оборудование, запас топлива, обеспечивающий требуемый радиус действия. Кроме того, при создании опытного самолета сразу необходимо прорабатывать вопросы серийной технологичности, ремонтопригодности, ресурса, боевой живучести, обеспечения заданного времени подготовки к очередному вылету и т.д. Как показывает практика, одновременно с созданием опытного самолета раскручивается маховик подготовки его серийного производства, так как заказчик зачастую хочет иметь необходимые ему машины уже «завтра».

Некоторые экспериментальные задачи удается решить с помощью переоборудованных для этого серийных самолетов. Это снижает затраты на проведение исследований и дает выигрыш в сроках. Но даже и специально построенный экспериментальный аппарат дает немалую экономию средств в том случае, если с его помощью удается предотвратить «закладку» ошибочной концепции в опытные машины.

Пренебрежение экспериментальной проверкой нередко приводит к огромным выброшенным на ветер средствам и значительно отодвинутым срокам. Яркий пример этому – первые варианты истребителя МиГ-23 (изделие 23-01) и бомбардировщика Су-24 (Тб-1), оборудованные треугольным крылом и дополнительными подъемными двигателями для обеспечения укороченного взлета и посадки. Для отработки этой концепции в 1966 году на базе серийных истребителей были построены экспериментальные самолеты МиГ-21ПД и Т-58ВД. Под давлением заказчика, не дожидаясь результатов их испытаний, опытные МиГ-23 и Су-24 были запущены в производство, и оба сделали первый вылет в 1967 году. В процессе практически одновременных испытаний экспериментальных и опытных машин выяснилось, что данная концепция не дает ожидаемого эффекта. По словам О.С.Самойловича, это объяснялось следующими причинами. Во-первых, на малых скоростях реактивные струи подъемных двигателей, отразившись от бетона, вновь засасывались верхними воздухозаборниками. Горячие газы с малым содержанием кислорода существенно снижали тягу «подъемников». Во-вторых, перетекание воздуха из-под крыла на его верхнюю поверхность, вызванное работой подъемных двигателей, меняло картину обтекания и уменьшало несущую способность крыла. Таким образом, сокращения взлетно-посадочной дистанции добиться не удалось, дополнительные же двигатели прибавляли вес и отнимали внутренние объемы, сокращая количество топлива на борту. В результате оба проекта были кардинально переработаны в самолеты с изменяемой стреловидностью крыла.

Другой пример. Не дожидаясь результатов испытаний (начало – апрель 1968 г.) экспериментального самолета МиГ-21 И, специально созданного с целью определения характеристик оживального крыла для сверхзвукового пассажирского самолета, был заложен опытный Ту-144 (первый вылет – 31 декабря 1968 г.). В итоге на Ту-144 пришлось позднее кардинально менять профиль крыла и корректировать его форму в плане.

В Соединенных Штатах созданию и исследованиям экспериментальных самолетов всегда уделялось большое внимание. Достаточно вспомнить первые самолеты серии «X», с помощью которых в конце сороковых – начале пятидесятых годов исследовались проблемы сверхзвукового полета. В 50-60-е годы американцами было построено более десяти экспериментальных аппаратов серии «X» для изучения различных схем самолетов вертикального взлета. Экспериментальный Х-5 (1951 г.) стал первым в мире самолетом с изменяемой стреловидностью крыла. В 1979-м году Бертом Рутаном по заказу NASA был построен экспериментальный самолет AD-1 с цельноповоротным крылом асимметрично изменяемой стреловидности. В 1984 году начал серию испытательных полетов самолет Х-29 с крылом обратной стреловидности, а в 1990-м исследования сверхманевренности продолжились на экспериментальном Х-31. Этот перечень далеко не полон.

В нашей же стране эта область авиационной науки была развита в значительно меньшей мере. «Золотой век» наших экспериментальных самолетов пришелся на 50-60-е годы. Для отработки вертикального взлета самолетов в 1957 году был построен экспериментальный аппарат «Турболет», а в 1963-м – самолет Як-36. В 1966 году на базе серийных МиГ-21 и Су-15 были созданы уже упоминавшиеся выше МиГ-21 ПД и Т-58ВД. Говорилось и про экспериментальный самолет МиГ-21И «Аналог«.

В этот список можно добавить экспериментальный самолет «Квант», созданный, правда, не в МАПе, а в Минвузе. Он был построен в 1977 году и с 1978-го по 1984-й год проходил испытания в ЛИИ МАП. Исследовалась система непосредственного управления подъемной силой, представлявшая собой маневренные закрылки, работавшие одновременно с рулем высоты при отклонении ручки управления самолетом. Правда, в разряд экспериментальных «Квант» попал вынужденно, после того, как ему оказалась перекрыта дорога в категорию спортивно-пилотажных. Это было сделано силами и влиянием А.С.Яковлева, являвшегося в то время монополистом в области создания спортивных машин.

Четыре из шести вышеперечисленных экспериментальных летательных аппаратов создавались в крупных опытных конструкторских бюро, об отношении которых к такого рода работам было сказано выше. Исключение составляли только «Квант» и «Турболет», созданный в конструкторском отделении Летно-исследовательского института под руководством конструктора А.Н.Рафаэлянца и аэродинамика В.Н.Матвеева.

Организованное еще в 60-е годы по инициативе В.М.Мясищева 10-е отделение ЦАГИ, занимавшееся исследованиями перспективных схем летательных аппаратов, не имело конструкторско-технологического опыта создания реальных самолетов.

Интенсивный же прогресс в области авиации в нашей стране, наблюдавшийся до развала Союза, постоянно ставил вопросы, многие из которых решить только расчетными методами или трубными экспериментами не удавалось.

МиГ-21 И

Турболет

Як-36

Х-5

AD-1

Х-29

Х-31

Задачу для ОСКБЭС ставили непосредственно замминистра М.П.Симонов и начальник 10-го Главка МАПа Л.М.Шкадов. Утверждалось ТЗ в ЦАГИ и ЛИИ.

Заместитель министра авиапромышленности Михаил Петрович Симонов немало поспособствовал созданию ОСКБЭС. В 1979 году он пришел в министерство, где «под него» была воссоздана должность замминистра по новой технике, опытному самолетостроению, ликвидированная в свое время, когда ее покинул замнаркома А.С. Яковлев. Симонов курировал 10-й Главк МАПа, отвечавший за «науку». В его сферу входили ЦАГИ, ЛИИ и все другие НИИ авиапрома.

Перешедший в министерство с фирмы Сухого, Симонов тяготился административной работой, испытывая потребность в конструкторской деятельности. Как говорил К.М. Жидовецкий, по-видимому, Михаил Петрович был единственным замминистра за всю историю МАПа, в кабинете которого стоял кульман. Поскольку кипучая энергия Симонова требовала выхода, то вскоре сложившийся в МАПе порядок был нарушен рядом нововведений.

Так Олег Сергеевич Самойлович в своей книге вспоминает, что М.П.Симоновым в тот период была выдвинута идея, в соответствии с которой проекты всех новых самолетов должны разрабатываться не в конструкторских бюро, а в ЦАГИ. ОКБ же обязаны были эти проекты лишь реализовывать. В качестве примера он приводит проект фронтового бомбардировщика Т-60, разработанный в ЦАГИ под руководством Симонова по программе Б-90 (бомбардировщик 90-х годов) и «спущенный» в 1981 году суховцам.

Действительно, Михаил Петрович всерьез «взял в оборот» 10-е (перспективное) отделение ЦАГИ, буквально пропадал там. Помимо Т-60 под его руководством разрабатывался проект экспериментального однодвигательного самолета с крылом обратной стреловидности по аналогии с американским Х-29. Поскольку этот самолет также предстояло строить суховцам, то к работе были привлечены несколько молодых конструкторов из отдела общих видов фирмы Сухого.

Следующим, нетрадиционным для МАПа шагом было образование в 1982 году при непосредственной поддержке Симонова ОСКБЭС МАИ, а вслед за этим – и КБ «Квант» под руководством первого начальника СКБ С. Ю.В.Кузнецова. Эти новые КБ также должны были заняться проектными исследованиями под руководством М.П.Симонова.

В начале 80-х в министерстве авиационной промышленности разворачивались работы по двум перспективным программам: И-90 (истребитель 90-х годов) и Ш-90 (штурмовик 90-х годов). ОСКБЭС решено было привлечь к исследованию перспективных технических решений, использование которых могло значительно повысить летно-технические характеристики истребителей и штурмовиков нового поколения.

Первым заданием для ОСКБЭС было определение эффективности использования системы непосредственного управления подъемной силой (СНУПС) на боевых самолетах при маневрировании, наведении и прицеливании, в том числе для упрощения техники посадки на корабль палубных самолетов Су-27К и МиГ-29К, которые в тот момент только начинали разрабатываться. Предполагалось провести серию испытательных полетов «Кванта» по этой программе.

Н.П.Горюнов, в тот период ведущий специалист ОСКБЭС по аэродинамике, вспоминает забавный случай, относящийся к тому времени. При обсуждении деталей программы с руководством ЛИИ кто-то из инженеров ОСКБЭС обратил внимание начальника института А.Д.Миронова на то, что посадка на палубу авианосца должна происходить без привычного для «нормальной» авиации выравнивания и выдерживания. Тот был крайне удивлен и поначалу даже не поверил в это. В доказательство маевцы предложили ему посмотреть французский художественный фильм «Небо над головой», шедший в то время в прокате.

Картина была заказана, привезена в ЛИИ, и ее просмотр был организован для летчиков и инженеров в актовом зале института. В фильме в изобилии, красиво и крупным планом показывались «Супер Этандары» с французского авианосца «Клемансо», взлетавшие с паровой катапульты и садившиеся на аэрофинишер. А помимо этого – повествовалось об амурных похождениях молодых летчиков.

Кадры подтверждали, что глиссада снижения самолетов была направлена строго в точку касания, а еле заметное искривление траектории в последний момент объяснялось, скорее всего, влиянием близости земли (эффект воздушной подушки).

Сегодня всем известно, что посадка на корабль имеет свои особенности. Так как она выполняется «по-вороньи», шасси палубных самолетов существенно усилено. А начиналась эта наука для советских летчиков-испытателей с просмотра французского кино с легкой руки инженеров из МАИ.

В 1983-84 годах в ОСКБЭС совместно с ОКБ П.О.Сухого прорабатывалась возможность создания самолета- лаборатории СНУПС на базе серийного перехватчика Су-15.

В связи с предстоявшим расширением спектра задач и возможным увеличением штата студенческое конструкторское бюро в 1983 году было переведено из двух тесных комнаток в более просторное помещение.

СМ-30

Извечной проблемой самолетов с момента их появления является рост взлетных и посадочных скоростей, а, следовательно, и длин аэродромов, неизбежно следующий за попытками увеличить максимальную скорость полета. Время от времени предпринимаются попытки если не победить, то хотя бы как-то бороться с этой тенденцией. Как известно, для сокращения длины разбега на боевых самолетах применяют пороховые ускорители, а для уменьшения длины пробега – тормозные парашюты. Правда, ускорители – одноразовые устройства, можно сказать, расходный материал, но с этим приходится мириться. В 1957 году была создана установка для безаэродромного взлета истребителя МиГ-19С. Опытный самолет, названный СМ-30, прошел испытания, но в серию не пошел, так как невозможно было обеспечить требуемую военными и безаэродромную посадку. Взлетные и посадочные возможности любого самолета должны быть одного порядка.

Одним из перспективных направлений повышения ЛТХ (летно-технических характеристик) самолетов ЦАГИ видел применение ЭСУПС (энергетических систем увеличения подъемной силы). Этим эффектом занимался еще известный ученый-аэродинамик И.В.Остославский. С помощью отбора воздуха от компрессора реактивного двигателя и выдува его через профилированные щели можно реализовать на крыле эффект суперциркуляции. Это позволяет достичь значений коэффициента подъемной силы, существенно больших, чем обеспечиваемые традиционными схемами взлетно-посадочной механизации. ЭСУПС одновременно улучшала и взлетные и посадочные характеристики самолетов.

Кроме теоретического задела ЦАГИ по этому направлению у нас в стране имелся лишь небольшой опыт использования струйной механизации. С 1964 года на серийных истребителях МиГ-21, начиная с модификации МиГ-21ПФМ, устанавливалась система сдува пограничного слоя (СПС) закрылков. Несколько позже подобной системой начали оснащать и перехватчики Су-15. На самолете Ан-72, совершившем первый вылет в 1977 году, антоновцы пытались получить прирост подъемной силы на взлете-посадке за счет обдувки участков верхней поверхности крыла струями реактивных двигателей. На самом же деле авиационная наука могла предложить конструкторам значительно больше вариантов такой механизации.

Применение ЭСУПС при сохранении взлетно-посадочных и маневренных характеристик позволяло уменьшить площадь крыла истребителя, что увеличивало его максимальную скорость. Штурмовикам такая система давала возможность базирования на небольших площадках вблизи линии фронта.

Кроме того, виделось использование ЭСУПС и в палубной авиации. В начале 80-х годов в нашей стране были развернуты работы по строительству авианосных кораблей нового поколения. Советский военно-морской флот, наконец-то, должен был получить полноценные авианосцы, вооруженные истребителями и штурмовиками горизонтального взлета с серьезными боевыми возможностями. Использовавшиеся до этого на авианесущих крейсерах вертикально взлетающие Яки, по меткому выражению, «были способны нести на своих крыльях только собственные звезды».

Параллельно с постройкой кораблей создавались палубные самолеты. В 1983 году в ОКБ Сухого и Микояна шла работа по эскизным проектам палубных истребителей Су-27К и МиГ-29К. Их высокая тяговооруженность, равная и даже несколько превышающая единицу, делала возможным старт с палубы без использования паровой катапульты, как это имеет место на большинстве зарубежных авианосцев. Но отказ от оснащения кораблей катапультой требовал како- го-то иного решения для осуществления взлета ударных самолетов, не обладающих столь высокой тяговооруженностью, как истребители. Одним из наиболее перспективных вариантов обеспечения бескатапультного взлета с короткой дистанции являлась энергетическая механизация крыла. Сложность проблемы заключалась в том, что эффект ЭСУПС не мог быть исследован в аэродинамических трубах на уменьшенных моделях. В этом случае основной изучаемый элемент энергетической механизации – щель толщиной в 1-2 миллиметра, через которую воздух выдувается на крыло, уменьшалась бы до величины нескольких микрон. Во- первых, при таких размерах крайне сложно было бы соблюсти точность ее профилировки. А во-вторых, и это основное, возникали трудности с соблюдением аэродинамического подобия, что делало такой эксперимент бессмысленным. Для исследования этой концепции в реальных условиях и отработки конструктивных решений ее реализации представлялось целесообразным построить экспериментальный самолет.

У американцев в конце 70-х годов фирмой «Рокуэлл интернэшнл» по заказу ВМФ США строился опытный палубный истребитель-штурмовик XFV-12A короткого и вертикального (в зависимости от веса) взлета и посадки. Его крыло и ПГО (переднее горизонтальное оперение) были оборудованы ЭСУПС. Для снижения трудоемкости, а стало быть, и сроков изготовления этого аппарата американцы использовали в его конструкции готовые агрегаты серийных самолетов: носовую часть (кабина пилота и передняя стойка шасси) палубного штурмовика А-4 «Скайхок», а также воздухозаборники и кессонную часть крыла истребителя F-4 «Фантом».

Жидовецкому было предложено оценить силы ОСКБЭС и определить направление работы: либо в интересах темы П-90, либо по теме Ш-90. В течение короткого времени им были разработаны и предложены варианты компоновок экспериментальных самолетов для исследования ЭСУПС в интересах обоих направлений.

Профилированная щель ЭСУПС самолета «Фотон», через которую воздух выдувается на закрылок

XFV-12A

Общий вид экспериментального самолета по теме И-90. Самолет имел сменное крыло

При создании советского истребителя нового поколения решено было обойтись без конкурса между суховцами и микояновцами, как десятью годами раньше при создании Су-27 и МиГ-29. Здесь, видимо, сыграла свою роль позиция замминистра Симонова, покинувшего незадолго до этого ОКБ Сухого из-за сложных отношений с Генеральным конструктором Е.А.Ивановым и его замом О.С.Самойловичем. Так или иначе, более престижное для обеих истребительных фирм задание на И-90 было выдано ОКЬ Микояна, а разработка Ш-90 была поручена суховцам. Вернувшемуся в 1983 году на фирму Сухого уже в качестве Генерального конструктора М.П.Симонову пришлось заниматься темой перспективного истребителя С-32 1* в инициативном порядке.

Экспериментальный самолет по теме И-90 был выполнен по аэродинамической схеме «утка» и имел два реактивных двигателя РУ19А-300, которые оснащались плоскими соплами с управляемым вектором тяги. Такие экспериментальные сопла для РУ19А-300 разрабатывались в тот период в конструкторском отделении ЛИИ. В такой конфигурации на самолете должны были отрабатываться элементы сверхманевренности по программе, аналогичной той, под которую в США собирались делать экспериментальный самолет Х-31. К его разработке американцы в тот момент только приступали. Наш самолет отличался тем, что его крыло оборудовалось системой ЭСУПС, работавшей от компрессоров двигателей. Для снижения сроков и затрат при постройке самолета предлагалось использовать носовую часть, кабину, киль, кессон крыла и шасси чехословацкого учебно-тренировочного реактивного самолета Л-39.

Конструкция самолета предполагала возможность замены крыла: оно могло быть либо прямой, либо обратной стреловидности. В США, кстати, для исследований маневренных возможностей крыла с обратной стреловидностью был создан самолет Х-29.

В разработке схемы принимал участие инженер Вячеслав Хван, незадолго до этого закончивший МАИ и пришедший в коллектив ОСКБЭС.

После утверждения схемы Симоновым и Шкадовым была изготовлена демонстрационная модель. Поскольку самолет должен был строиться в интересах программы И-90, требовалось согласовать его схему и с ведущей по этой теме фирмой – ОКБ Микояна. Проректор МАИ по науке Юрий Алексеевич Рыжов созвонился с Генеральным конструктором Ростиславом Аполлосовичем Беляковым и неожиданно получил приглашение приехать к нему вместе с Жидовецким немедленно, благо микояновское КБ находится напротив института, через Ленинградку.

Поскольку с собой нужно было везти большую коробку с моделью самолета, Юрий Алексеевич предложил ехать на его собственной «Волге». «Корочки» Рыжова обеспечивали ему проезд на режимную территорию КБ, а вот Казимир Михайлович к тому времени еще не успел получить удостоверение Главного конструктора МАП, поэтому с его проездом на фирму могли возникнуть затруднения. Обычный пропуск нужно было заказывать накануне, но кто же знал, что Беляков согласится встретиться сразу.

Выход нашел Рыжов, сидевший за рулем. Он отдал свое удостоверение Казимиру и сказал: «А про меня скажешь, что я – твой шофер». Проходную проехали беспрепятственно.

Первой реакцией Белякова, когда он увидел привезенную модель, было выяснить, каким путем просочилась в МАИ информация о разрабатываемом его фирмой перспективном истребителе «1.42». Успокоился он только тогда, когда обратил внимание, что самолет ОСКБЭС имеет лишь один киль, тогда как у «1.42» их два.

Когда почти все технические вопросы, касавшиеся «утряски» схемы и ее реализации, были решены, на пути вдруг встала проблема нетехническая. Это был 1982 год, «режимность» соблюдалась неукоснительно, а уровень секретности схемы этого самолета, учитывая «гриф» программы, в интересах которой он создавался, был признан достаточно высоким. По режимным соображениям студенческое конструкторское бюро к работам по данной теме допущено быть не могло. Вариантов выхода из этой ситуации было два.

Либо КБ меняло свой статус и становилось экспериментальным без студенческой составляющей со всеми вытекающими последствиями, либо оно продолжало заниматься экспериментальным самолетом по программе Ш-90, разработку которого параллельно с первой темой вел Жидовецкий и схема которого не несла такого «грифа» секретности.

Взвесив все «за» и «против», Жидовецкий и Рыжов выбрали второй вариант. Тема получила наименование «Фотон».

В процессе формирования облика самолета были проработаны более двадцати различных компоновок. Один из первых вариантов «Фотона», скомпонованный Жидовецким по предложению ЦАГИ, имел традиционную аэродинамическую схему, прямое крыло и расположенный в носовой части турбовинтовой двигатель ТВД-10Б. Работу ЭСУПС обеспечивали две ВСУ (вспомогательные силовые установки) АИ-9, располагавшиеся в гондолах на крыле. В эти же гондолы убирались основные стойки шасси. Носовая убиралась в фюзеляж. Хвостовое оперение было Т-образным, чтобы вынести стабилизатор из зоны сильно скошенного потока за крылом, оснащенным ЭСУПС. Эту схему забраковал ЛИИ, так как обдув крыла струей от винта испортил бы картину обтекания, что нежелательно для эксперимента.

После этого был разработан вариант «Фотона» с турбореактивным двигателем АИ-25, установленным над центральной частью фюзеляжа, и двухкилевым разнесенным оперением. Компоновка также обсуждалась с ЦАГИ и ЛИИ.

1* Прототип самолета под обозначением С-37 совершил первый полет в 1997 году.

Модель одного из первых вариантов «Фотона» с двигателем ТВД-1 ОБ и двумя ВСУ АИ-9

В результате всей этой предварительной работы Жидовецкому пришла мысль объединить оба варианта силовой установки – носовой турбовинтовой и надфюзеляжный турбореактивный двигатели, отказавшись от дополнительных АИ-9. Отбор воздуха для нужд ЭСУПС можно было производить от второго контура турбореактивного АИ-25ТЛ. Кроме этого, в данную компоновку Жидовецким закладывались решения, позволившие бы в случае успешного завершения экспериментальной программы использовать самолет в качестве прототипа серийного легкого штурмовика.

По замыслу К.М.Жидовецкого, «Фотон» должен был занять свою собственную нишу в ряду существующих боевых самолетов и явиться своеобразным «скальпелем» в руках военных, особенно эффективным во время локальных конфликтов. Подразумевалось, что такие самолеты будут использоваться для быстрого реагирования по запросу сухопутных войск, базируясь вблизи линии боевого соприкосновения на небольших полевых аэродромах. Для этого самолету необходимо было обладать великолепными взлетно-посадочными характеристиками. Энергетическая механизация крыла «Фотона» должна была обеспечить ему небывалые для своего класса машин свойства.

Пояснить насущность такой концепции боевого самолета можно на свежем примере. Во время балканской военной кампании 1999 года НАТОвские истребители-бомбардировщики, бомбившие военные объекты сербов в крае Косово, взлетали с итальянской авиабазы Авиано, находящейся за несколько сотен километров. При этом ошибка в навигационном расчете была столь велика, что несколько раз ударам с воздуха подвергались колонны албанских беженцев на территории соседней с Косово Македонии, ради защиты которых НАТО, собственно, и вело боевые действия. Летчик штурмовика, базирующегося в десятках, а не сотнях километров от линии фронта, вряд ли перепутает страну, по которой должен отбомбиться.

Уже к концу 60-х годов военные специалисты ведущих держав мира пришли к выводу о том, что точность поражения наземных целей ракетно- бомбовым вооружением со сверхзвуковых истребителей-бомбардировщиков недостаточно высока. Большая скорость таких самолетов дает пилоту слишком мало времени на прицеливание, а слабая маневренность не оставляет возможности исправить неточность прицеливания, особенно для малозаметных целей. Тогда в США появился дозвуковой маневренный штурмовик А-10 фирмы «Фэрчайлд» (1972 г.), а у нас – Су-25 (1975 г.).

Кстати, именно концепция «полевого» базирования вблизи линии фронта закладывалась конструкторами в Су-25 на начальном этапе его создания. Предполагалось, что штурмовик будет оснащаться двумя относительно небольшими двухконтурными двигателями АИ-25 2* , иметь взлетный вес 8000 кг, боевую нагрузку – 2000 кг, диапазон рабочих скоростей – 500- 800 км/ч, дальность полета – 750 км. Самое главное – самолет должен был стать оперативным средством поддержки наземных войск. Понимая это, командование Сухопутных войск всемерно поддерживало создание машины, в то время как ВВС долгое время демонстрировали по отношению к нему полное равнодушие.

И все же ревность со стороны командования ВВС, его нежелание отдавать «сухопутчикам» вместе с самолетом штатные единицы личного состава и аэродромы с инфраструктурой привели к тому, что заказчик занялся проектом «всерьез». В результате многократных требований увеличения боевой нагрузки и скорости Су-25 стал брать на борт 4000 кг боеприпасов, а его максимальная скорость возросла до 950 км/ч. Но, трансформировавшись из самолета «поля боя» в многоцелевой самолет, Су-25 при увеличившемся вдвое взлетном весе (17600 кг) потерял способность базироваться на небольших минимально подготовленных площадках вблизи линии фронта и мгновенно «отрабатывать» цели по заявкам «земли».

Во время войны в Афганистане для сокращения времени реагирования приходилось организовывать дежурство штурмовиков в воздухе.

Легкий штурмовик «Фотон» должен был стать самолетом действительно непосредственной поддержки войск.

Главной особенностью схемы «Фотона» была резервированная разнесенная силовая установка, состоявшая из турбовинтового двигателя ТВД-20, расположенного в носовой части фюзеляжа, и двухконтурного турбореактивного АИ-25ТЛ – за кабиной пилота. Такое размещение двигателей делало маловероятным их одновременное поражение от огня противника, а кроме этого, обеспечивало дополнительную защиту пилоту, сидевшему, как и на Су-25, в сварной титановой «ванне». Проект тут же получил внутри КБ второе название – «Тяни-толкай».

Казимир Михайлович считал, что для самолета-штурмовика, постоянно работающего в условиях мощного огневого противодействия, предпочтительной по многим критериям является низкопланная схема. Элементы конструкции низкорасположенного крыла и горизонтального оперения защищают пилота и двигатель от огня с земли с наиболее вероятных направлений.

Известно также, что самолеты схемы «низкоплан» обеспечивают экипажу значительно большую безопасность в случае вынужденной посадки с невыпущенным шасси 3* , вероятность чего для штурмовика достаточно высока. Наполовину выступающие из своих ниш колеса основного шасси «Фотона» также повышали шансы безопасной посадки при выведенной из строя системе их выпуска.

2* Устанавливаются на пассажирском самолете местных линий Як-40.

3* Это объясняется тем, что центроплан крыла – весьма прочная конструкция, берущая на себя нагрузки не только в полете, но и при вынужденной посадке и защищающая этим экипаж. У самолетов схемы высокоплан на этот случай приходится дополнительно усиливать низ фюзеляжа.

Модель «Фотона» («Тяни-толкай») с ТВД-20 и АИ-25ТЛ

Сравнение плановых проекций легкого штурмовика «Фотон» и Ил-2

На сегодняшний день наиболее эффективным и распространенным средством борьбы с низколетящими самолетами являются переносные зенитно-ракетные комплексы (ПЗРК) типа «Стингер» (США), «Стрела-2» и «Игла» (Россия). Практически все они оснащены оптической инфракрасной головкой самонаведения, реагирующей на горячее сопло реактивного двигателя, и запускаются преимущественно в заднюю полусферу цели.

Компоновочная схема, выбранная Жидовецким для «Фотона», учитывала и это. Перевернутая реданная схема с расположением сопла двигателя АИ-25 над хвостовой балкой и низкорасположенное горизонтальное оперение с разнесенными килями затрудняли захват цели тепловыми головками с наиболее вероятных ракурсов обстрела. Двухкилевое вертикальное оперение также повышало боевую живучесть самолета, удовлетворяя требованию резервирования основных элементов конструкции.

Для «Фотона» была выбрана схема шасси с хвостовой опорой, как обеспечивающая более высокую проходимость. Правда, как известно, самолет с такой схемой шасси более сложен в управлении на взлете и посадке 4* . Во-первых, от пилота требуется повышенное внимание для выдерживания направления разбега и пробега из-за стремления самолета к самопроизвольным разворотам. Во- вторых, поскольку разбег начинается при стояночном значении угла атаки крыла, пилоту надлежит сначала отдать ручку управления от себя, тем самым оторвав хвост и уменьшив угол атаки (а стало быть, и сопротивление), и только потом, набрав необходимую скорость, движением ручки на себя осуществить отрыв самолета от земли.

Для того, чтобы преодолеть эти недостатки шасси с хвостовой опорой, К.М.Жидовецким была применена схема с нагруженной хвостовой стойкой. Это означало, что на хвостовое колесо приходилась большая часть веса самолета, чем это традиционно принято. Таким образом обеспечивалась необходимая самолету устойчивость по направлению на разбеге и пробеге. А высокая стартовая тяговооруженность «Фотона» и возможность отрыва от земли включением ЭСУПС в нужный момент, когда необходимая скорость разбега достигнута, позволяли осуществлять взлет с трех «точек». Все это давало возможность легко осваивать новый самолет пилотам средней квалификации, даже не летавшим до этого на самолетах с хвостовым колесом.

Несмотря на расположение двигателя ТВД-20 в носовой части фюзеляжа, компоновка обеспечивала пилоту великолепный обзор вперед- вниз, что является безусловно необходимым для самолета такого назначения. Все остекление фонаря кабины было выполнено из бронестекол. Кабина пилота оборудовалась катапультным креслом.

На взлете оба двигателя: ТВД-20, развивающий мощность 1375 л.с. и АИ-25ТЛ, имеющий тягу 1700 кг, – работали на своем максимальном режиме. Воздух, отбираемый от второго контура АИ-25ТЛ, обеспечивал работу струйной механизации крыла на взлете и посадке.

Оба двигателя также использовались для максимально быстрого выхода к цели и ухода от нее после выполнения задачи. Крейсерский полет или режим барражирования в районе цели обеспечивался более экономичным турбовинтовым двигателем ТВД-20, в то время как турбореактивный АИ-25ТЛ переводился на режим малого газа и не расходовал много горючего.

Необходимость для штурмовика иметь такой экономичный режим, обеспечивающий большую продолжительность полета, показал последний этап боевых действий наших войск в Афганистане. Тогда, зимой 1988-89 гг., колонны нашей 40-й армии отходили по горным дорогам из Афганистана в Союз. Штурмовики Су-25 совместно с вертолетами прикрывали с воздуха отход войск на случай обстрелов находившихся на марше колонн душманами из засад. Большой расход топлива реактивных двигателей и удаленность аэродромов, расположенных на нашей территории, не позволяли самолетам находиться над прикрываемыми войсками продолжительное время. Именно поэтому в конце 80-х – начале 90-х годов фирма Сухого в рамках программы «Ш-90» прорабатывала и проект штурмовика, который должен был оснащаться двумя экономичными турбовинтовыми двигателями.

Из-за того, что взлетная масса «Фотона» составляла три тонны, и из- за его необычного внешнего вида кто- то из острословов ОСКБЭС нарек его «Тритоном».

В состав вооружения легкого штурмовика должны были входить свободнопадающие авиабомбы, неуправляемые авиационные ракеты (НАР) для стрельбы по наземным целям, пушки в подвесных подкрыльевых контейнерах. Для самообороны и в случае применения его в качестве истребителя вертолетов он мог нести самонаводящиеся ракеты «воздух-воздух» ближнего боя с инфракрасной головкой наведения. Самолет мог также применяться для борьбы с ДПЛА.

Проект самолета вместе с тщательно выполненной моделью демонстрировался в штабе ВВС на Пироговке и в других инстанциях военного ведомства, но повсеместно наталкивался на одну и ту же реакцию: «Все, что несет меньше пяти тонн бомб, не может представлять для нас интереса!». Военным не нужен был «скальпель». Гораздо удобнее было пользоваться «дубиной».

Интересна история самолета аналогичного назначения, построенного талантливым американским конструктором Бертом Рутаном.

В конце 70-х годов ВВС США, не вполне удовлетворенные имеющимся у них тяжелым штурмовиком А-10А (прежде всего – по критерию «стоимость-эффективность»), вернулись к рассмотрению концепции легкого противотанкового штурмовика. В мае 1978 года к такому самолету были выработаны требования, акцент в которых делался на высокую маневренность, взлетно-посадочные характеристики, небольшие размеры и простоту конструкции.

В 1985 году возглавляемая Рутаном фирма «Скейлдс Композите» начала проектировать Модель 151 «AR.ES» – маневренного самолета непосредственной поддержки с малым временем реакции. Работа шла в инициативном порядке в надежде добиться заказа после постройки опытного экземпляра. Самолет предназначался для уничтожения наземных целей, борьбы с вертолетами, ДПЛА, патрулирования границ и борьбы с наркобизнесом. В дальнейшем планировалось создание двуместного варианта для использования в качестве передового авианаводчика, а также учебно-тренировочного самолета.

«ARES» был спроектирован по схеме «утка», его планер почти полностью выполнялся из композиционных материалов. Рутан, в очередной раз подтвердив репутацию нестандартно мыслящего конструктора, использовал асимметричную компоновку. С левой стороны фюзеляжа располагался воздухозаборник реактивного двигателя, а с правой – встроенная 25-миллиметровая пушка. Это решение устраняло опасность помпажа двигателя из-за попадания в воздухозаборник пороховых газов.

Максимальная взлетная масса самолета составляла 2767 кг, он развивал максимальную скорость 763 км/ч. Легкий штурмовик мог брать бомбы малого калибра и неуправляемые ракеты для поражения наземных целей. В состав вооружения могли входить также две самонаводящиеся ракеты «воздух-воздух» ближнего боя с инфракрасным наведением «Сайдуиндер» или четыре малогабаритных ракеты «Стингер».

Первый полет самолета состоялся 19 февраля 1990 года, но, несмотря на старания конструктора, ВВС довольно быстро «охладели» к легкому штурмовику. Их не устраивало, во-первых, то, что упрощенный состав бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) не позволял применять высокоточное оружие. Во-вторых, малая масса боевой нагрузки не давала возможности наносить массированные удары. Американским военным также по душе была «дубина». Самолет Рутана остался в единственном экземпляре, и работы по нему были прекращены.

4* Сложность взлета и посадки самолетов с хвостовой опорой подтверждается тем фактом, что даже многие опытные летчики-испытатели «серьезных» самолетов сталкиваются с трудностями при освоении самолетов спортивных, имеющих такое шасси. Иногда дело заканчивается конфузом и поломкой техники.

Фото В. И. Бондарева, NASA и из архива Е.Гордона и А.Юргенсона.

Схемы из архива ОСКБЭС.

Окончание следует.