Истребитель Су-27. Часть 2. Разработка перспективного фронтового истребителя (ПФИ)

Этой статьей мы продолжаем серию статей, посвященных истребителю Су-27. В этой части 2 мы продолжаем повествование о рождении легендарного советского военного самолета. Нас ждет увлекательная история разработки концепции ПФИ (перспективного фронтового истребителя) и конкурс с двумя победившими проектами: МиГ-29 и Су-27. Приготовьтесь к увлекательному рассказу!

На Западе самолет Су-27 знают как «Фланкер»(Su-27 «Flanker») – такое прозвище дали ему в НАТО. Оно расшифровывается как «Удар во фланг», и это не просто слова! Самолет-истребитель Су-27 «Фланкер» – машина, умеющая удивлять. Он способен на резкие маневры, неожиданные атаки и мощные удары.

Этот самолет – важная часть истории советской, а затем и российской авиации, благодаря своим выдающимся характеристикам и грозному оружию. Су-27 быстро заслужил репутацию надежного истребителя, опасного для любого врага. Итак, устраивайтесь поудобнее, будет интересно! Мы отправляемся в путешествие по страницам истории этого стального красавца!

Читайте: Истребитель Су-27. Часть 1. Как рождался советский ответ F-15 — от концепции до воплощения

Формирование ТТТ для ПФИ (1971)

В 1971 году руководство ВС СССР приняло решение разрабатывать фронтовой истребитель нового поколения — ПФИ (перспективный фронтовой истребитель).

Обогнать Америку: превосходство над истребителем F-15 (10%)

К тому моменту уже знали, чего хотят американцы от своего F-15, и решили взять его за основу. Но просто скопировать было не в наших правилах! Советский самолет должен был иметь преимущество над «американцем», как минимум, на 10% по ключевым параметрам.

Амбициозные характеристики и задачи перспективного истребителя Су-27

Характеристика	Значение
Скорость
Максимальная	2,35 — 2,5 Маха
В стратосфере	2500 — 2700 км/ч
У земли	1400 — 1500 км/ч
Скороподъемность
У земли	300 — 350 м/с
Характеристики разгона, км/ч
Разгон (600 — 1100)	12-14 с
Разгон (1100 — 1300)	6-7 с
Высотные характеристики
Максимальная высота	21-22 км
Характеристики дальности полета
Дальность (без доп. баков, у земли)	1000 км
Дальность (без доп. баков, на высоте)	2500 км
Максимальное значение эксплуатационной перегрузки	8 — 9 ед
Взлетная тяговооруженность	1,1 — 1,2

Предполагалось, что такой самолет должен уметь

• вести маневренный ближний бой: сбивать вражеские истребители, используя пушку и управляемые ракеты;
• использоваться как перехватчик: обнаруживать и уничтожать вражеские летательные аппараты на больших дистанциях, используя собственный бортовой радар, а также по наведению с земли;
• прикрывать наши войска и важные объекты: защита от воздушных атак;
• бороться с разведкой: мешать вражеским самолетам-разведчикам собирать информацию;
• сопровождать и защищать: сопровождать наши дальние бомбардировщики и разведчики, защищая их от вражеских истребителей;
• вести разведку: самому собирать разведывательные данные;
• уничтожать наземные цели: атаковать небольшие наземные цели, используя бомбы, неуправляемые ракеты и пушки в условиях видимости цели

Оснащение и вооружение, цели в воздухе

Характеристика	Описание
Основные задачи
Эффективное поражение целей	На разных дистанциях (средние и малые).
Условия применения	В чистом небе, над землей, днем, ночью, в любую погоду, при использовании противником средств постановки помех.
Оснащение
Радар	Мощный многорежимный бортовой радар, созданный на основе РЛС «Сапфир-2ЗМЛ» (как на МиГ-23МЛ).
Оптико-электронная прицельная система	Оптико-телевизионный визир, теплопеленгатор.
Вооружение
Ракеты средней дальности	Р-23 и/или Р-25 (с характеристиками аналогичными американской AIM-7E «Sparrow») (с радиолокационными головками самонаведения).
Ракеты малой дальности	Р-60 (с тепловыми головками самонаведения).
Пушечное вооружение	Пушка (два ствола), калибр 30 мм.
Цели в воздухе
Основные противники в ближнем бою	«Американцы» F-15 «Eagle», позже и F-16 «Fighting Falcon» (США).
Типовые цели для перехвата	F-4E и F-111A (США), MRCA («Торнадо») и «Ягуар» (Европа), J-6 (копии советских МиГ-19) (Китай).

Особый акцент на выдающиеся маневренные показатели ПФИ

Одним из основных преимуществ самолета должны были стать его маневренные характеристики – это то, что отличало его от техники предыдущих поколений, вроде истребителя МиГ-23 и перехватчика Су-15. Считалось, что именно маневренность поможет ему побеждать в бою.

Для этого предполагались:

Характеристика	Описание
Двигатели	Нового поколения: мощные, легкие и экономичные, обеспечивающие высокую приемистость и  тяговооруженность
Конструкция планера	Особая компоновочная схема, позволяющая эффективно маневрировать, за счет аэродинамического качества, которое было значительно выше, чем у самолетов предудущих поколений

Аванпроект истребителя Су-27

В 1971 году, т. е. в году принятия решения о начале создания самолета, в ОКБ Сухого был сделан аванпроект самолета в целом соответствовавшего предъявлямым к нему ВВС требованиям. Самолет впоследствии стал называться Су-27.

Два компоновочных варианта истребителя Су-27

В авнпроекте рассматривалось 2 компоновочных варианта самолета:

• интегральная (Т-10-1);
• классическая (Т-10-2).

Они разрабатывались в двух разных командах отдела проектов. Начальниками команд были В.А. Николаенко / А.М. Поляков.

Прототипы Т-10-1 и Т-10-2, разрабатывавшиеся на ранних стадиях, не следует путать с серийными истребителями Су-27, выпущенными в 1977-1978 гг., которые уже были летающими экземплярами.

Особенности разных компоновочных вариантов

Интегральная схема (Т-10-1)

В общем, первый проект самолета был похож на Т-10, разработанный по собственной инициативе в начале 70-х, когда его и спроектировали. Крыло плавно, представляя с ним одно целое, перетекало в фюзеляж. Под этим крылом размещались силовые установки отдельно.  Хвост сделали с двумя килями.

Прицел, кабину пилотов и радар, как обычно, планировали разместить в носу самолета, а также отсек для передней стойки шасси. Туда же поместили и другое оборудование прототипа.

Середина самолета, которая была с крылом как одно целое, отводилась для размещения основных стоек шасси, топливных баков и частей двигателей, включая подкрыльевые воздухозаборники.

Основная часть силовых установок, центральная балка с другими элементами оборудования самолета размещались в хвосте. Нужно сказать, что двигатели размещались не рядом, а не некотором расстоянии друг от друга.

Классическая схема (Т-10-2)

В этом варианте все было по классике: верхнее расположение крыла на фюзеляже с воздухозаборниками по бокам.  Две силовые установки в хвосте самолета и два киля. В носовой части — радар, прицельная система (датчики прицельной системы устанавливались под носом), кабина пилотов, отсеки с оборудованием и ниша передней стойки шасси. Свободное место в центре фюзеляжа предназначалось для топливных баков. По бокам – воздухозаборники. Они плавно переходили в воздушные каналы самих силовых установок спроектированнного прототипа. Под каналами — ниши основных стоек шасси. А под правым каналом воздухозаборника — отсек пушечного вооружения.

Как и в первом варианте, хвост был из двух отсеков для двигателей, но они устанавливались, плотно прижатыми друг к другу. Двигатели разделялись противопожарной перегородкой из соображений безопасности.

Одинаковые характеристики разных схем истребителя Су-27

По весу

Взлетный вес обоих Т-10 — 18 тонн. Чтобы самолет был резвым, нужна была тяговооруженность 1,15. Это значило, что двигатели должны были выдавать примерно 10300-10400 кгс тяги.

По силовой установке

Такие мощные двигатели в то время разрабатывали 3 конструкторских коллектива:

• КБ «Сатурн» под руководством А.М. Люльки (АЛ-31Ф);
• Пермское КБ во главе с П.А. Соловьевым (Д-30Ф-9);
• КБ «Союз», возглавляемое С.К. Туманским (Р-59Ф-300).

Для определения характеристик Т-10 были проанализированы параметры этих трех движков.

Ключевую роль в выборе играл ЦИАМ (сокр.от Центральный институт авиационного моторостроения), являвшийся главным экспертом в области авиационных двигателей. Его рекомендации должны были стать основой для принятия окончательного решения после защиты проекта.

По оборудованию и вооружению

Су-27 планировали вооружить по-серьезному уже с самого начала.

Ракеты:

• средней дальности 2 х Р-25 с радиолокационным наведением;
• ближнего боя 6 х Р-60 с тепловым наведением.

Пушка:

двухствольная 30 мм АО-17А (ГШ-30-2). Её б/комплект – 250 снарядов.

Самолетное бортовое оборудование также было очень»богатым»: система управления вооружением (сокр. СУВ), навигация, автопилот, система обороны, связь, «опознавалка» «свой-чужой».

В СУВ имелся радар С-23МР («Сапфир-23МР»). Он мог «видеть» неприятеля на расстоянии до 40 километров на фоне земли и до 70 в свободном пространстве. Плюс, оптико-электронная прицельная система (сокр. ОЭПС). Она состояла из теплопеленгатора с оптико-телевизионным визиром, который мог использоваться и с нашлемной системой целеуказания.

На борту имелись 2 мозговых центра для управления оборудованием:

• ЦВМ «Орбита-20» (цифровая вычислительная машина);
• АВМ-23 (аналоговая).

Пилот получал информацию на экране при помощи старой и  надежной электронно-лучевой трубки, сделанной по проверенной технологии.

Комплекс навигации:

• автоматический радиокомпас (сокр. АРК);
• радиотехническая система ближней навигации «Радикал» (сокр.РСБН);
• навигационный вычислитель «Маневр» (сокр. НВ);
• аппаратура инерциальной курсовертикали ИКВ-72;
• доплеровский измеритель скорости и угла сноса самолета «Поиск»;
• система воздушных сигналов;
• навигационный картографический планшет;
• самолетный ответчик СО-72.

Комплекс пилотирования включал разных помощников летчику в управлении. Основными были:

• автопилот;
• радиовысотомер.

Поскольку летчик-истребитель постоянно наблюдает за воздушным пространством — пилотажные данные выводилась на индикаторе (сокр. ИЛС) прямо перед глазами летчика спереди.

Информировал об этом летчика ИЛС (индикатор лобового стекла)

Комплексное оборудование для обороны было серьезным:

• станция активных радиолокационных помех «Герань-Ф»;
• станция предупреждения об облучении (сокр. СПО) «Береза-П»;
• теплопеленгатор «Пион-Л», который засекал старт ракет;
• цифровой вычислитель;
• станция обнаружения лазерного облучения.

Для коммуникации использовались 2 радиостанции:

• работающая на ультракоротковолновых частотах «Журавль-30»;
• работающая в коротковолновых частотах «Журавль-К».

Также имелись:

• командная радиолиния «Радуга-Борт» для наведения с земли;
• аппаратура, засекречивающая разговоры;
• система «свой-чужой»:
• и даже голосовой информатор.

Характеристики схем 2-х компоновок

Характеристика	Интегральная (Т-10-1)	Классическая (Т-10-2)
Конструкция
Общий вид	Крыло плавно переходит в фюзеляж, два «движка» в независимых «кожухах» под крылом, двухкилевое хвостовое оперение.	Высокоплан,  воздухозаборники по бокам корпуса, два «движка» в хвосте, двухкилевое хвостовое оперение.
Крыло	Угол стреловидности изменяется плавно (45° в основании), закрылки, элероны.	Угол стреловидности изменяется плавно по передней кромке. Удлинение 2,8, сужение 4,25, элероны, закрылки, отклоняемые носки.
Горизонтальное оперение	Цельноповоротное, от двигателей сбоку и незначительно ниже плоскости, собственно, крыла.	Аналогично, но с отрицательным углом установки (-6°).
Воздухозаборники	Прямоугольного сечения, створки для притока дополнительного  воздуха, клин торможения регулируемый	Прямоугольные, створки для притока дополнительного  воздуха. Клин  торможения выполнен регулируемым, также имелся «клин слива» пограничного слоя.
Шасси	3-х опорное. Убирающаяся в корпус передняя стойка имела 1 колесо. Убираюшиеся в корпус между силовыми установками основные стойки — по 2 колеса (колея получилась небольшая, всего 1,8 м).	3-х опорное. Убирающаяся в корпус передняя стойка имела 2 колеса. Убираюшиеся в отсеки под двигательными каналами основные стойки — по 3 колеса на каждой (довольно широкая колея — 3 м, с обтекателями).
Тормозной щиток	Расположен сверху корпуса между двигателями в хвосте.	Отсутствует информация в предоставленном тексте.
Размеры
Длина самолета, м	18,5	17,3
Размах крыла, м	12,7	11,6
Площадь крыла, м2	48	47,4
Общие характеристики
Взлетная масса, т	Около 18	аналогично
Тяговооруженность	1,15	аналогично
Силовые установки	Выбор между АЛ-31Ф; Д-30Ф-9; Р-59Ф-300	аналогично
Вооружение	Р-25 (радиолокационное наведение); Р-60 (тепловое наведение); пушка АО-17А (ГШ-30-2) 30 мм; 6 точек для подвески вооружения и оборудования под крылом; 2 под «движками».	аналогично аналогично аналогично аналогично 2 под корпусом.
БРЭО	РЛС «Сапфир-23МР»; ОЭПС; нашлемная система целеуказания; ИКВ-72; «Орбита-20»; АВМ-23; «Поиск»; РСБН «Радикал»; СО-72; НВ «Маневр»; автопилот; радиовысотомер; «Береза-П»; станция обнаружения лазерного облучения; «Пион-Л»; «Герань-Ф»; «Журавль-30»; «Журавль-К»; система «свой-чужой»; голосовой информатор.	аналогично

Расчетные характеристики истребителя Су-27 и пути их улучшения

ОКБ провело расчеты, используя данные силовой установки с 10300 кгс тяги (это был АЛ-31Ф), исходя из веса оборудования и данных о продувке моделей самолета. Продували в ЦАГИ.

Вот основные данные интегральной схемы ракетами: 2 х Р-25, 6 х Р-60 и боезапасом 250 снарядов пушки:

Характеристика	Значение
Взлетный вес (без подвесных баков), кг	18000
Макс. взлетный вес (с подвесными баками), кг	21000
Макс. скорость на высоте 11 км, км/ч	2500
Макс. скорость у земли, км/ч	1400
Практ. потолок (50% топлива), м	22500
Макс. скорость набора высоты у земли (50% топлива), м/с	345
Макс. перегрузка (с 50% топлива), ед	9
Время разгона (на высоте 1000 м, с 50% топлива), с	12,5 (600-1100 км/ч), 6 (1100-1300 км/ч)
Дальность полета у земли (со скоростью 800 км/ч), км	800 км (без ПБ), 1400 км (с ПБ)
Дальность полета на большой высоте (с крейсерской скоростью)	2400 (без ПБ), 3000 (с ПБ)
Длина разбега (на грунтовой полосе), м	300 (без ПБ), 500 (с ПБ)
Длина пробега (с тормозным парашютом), м	600

Предложения по оптимизации расчетных характеристик истребителя Су-27

Расчеты показали, что по дальности Су-27 немного не дотягивает до нужд военных. Поэтому в проекте сразу же предложили решения.

Во-первых, увеличить баки и взлетный вес – надо было брать больше топлива. Взлетный вес при этом «подрастал» до 18800 кг.

Во-вторых, сделать двигатель легче, сохранив при этом его мощность. Снизить удельный вес двигателя с 0,12 до 0,1.

В-третьих, решили немного «разгрузить» самолет, уменьшив количество ракет Р-60 с шести до четырех, и использовать более совершенное оборудование для установки на самолет.

Это еще не все! В будущем планировали вооружить Су-27 ракетами помощнее и по новее для использования на средней дальности — Р-27 и улучшенными малой дальности — Р-60М.

Разделение программы ПФИ (Су-27 и МиГ-29)

В 1972 году прошло совместное заседание Научно-технического совета Минавиапрома и Военно-воздушных сил. Были заслушаны доклады представителей 3-х конструкторских бюро, занимавшихся разработкой перспективных истребителей.

Представление проектов конструкторских бюро

МиГ-29 (ОКБ Микояна) ММЗ «Зенит»

Проект представил Г.Е.Лозино-Лозинский. Это был высокоплан, имеющий трапециевидное крыло, в классической компоновке: один киль и воздухозаборники, сделанные сбоку корпуса.

Су-27 (ОКБ Сухого) МЗ «Кулон»

Основной доклад сделал О.С.Самойлович с акцентом на варианте с интегральной компоновочной схемой. Хотя на плакатах показали и, так называемую, классическую схему. Но это был резервный вариант.

Выступил лично Генеральный конструктор А.С.Яковлев. Рассмотрено два проекта:

• легкий истребитель Як-45И;
• тяжелый Як-47.

Оба были развитием схемы истребителя-перехватчика Як-33 с изменяемой геометрией крыла, 2-мя двигателями в гондолах и передними воздухозаборниками. Различались они, в основном, своей массой и размерами.

ПФИ: Микоян предлагает разбить программу

Прошло 2 месяца. Состоялось 2-е заседание НТС. Состав тот же, но Микояновцы удивили всех новым МиГ-29. Он был «сделан» по интегральной схеме и стал компактнее (нормальная взлетная масса 12800 кг).

После 2-х раундов конкурса Яковлевцы выбыли из гонки – проект требовал серьезного пересмотра, чтобы самолет мог безопасно летать даже с одним отказавшим двигателем. А Су-27, равно как и МиГ-29, продолжили участие в третьем туре.

Тут руководство ММЗ «Зенит» им. А.И.Микояна предложило интересное решение. Разделить программу ПФИ. Т.е. реализовать две отдельные программы, а именно

Создание тяжелого перспективного фронтового истребителя (ТПФИ)

Создание легкого перспективного фронтового истребителя (ЛПФИ)

При этом рассматривалась возможность унификации вооружения и установленного оборудования обоих самолетов.

«Тяжелый-легкий»: Су-27 и МиГ-29 в основе концепции

Ключевым аргументом стали результаты исследований, проводившихся с 1971 года. Исследования показали, что для ВВС в 80-х годах нужны были два типа истребителей: тяжелый и легкий. Такое же видение было и у американцев.

Ссылки на американский опыт (программа LWF, и развитие истребителей F-15 / F-16)

Давайте ненадолго перенесемся в начало 70-х годов прошлого века. Когда в США строили первые YF-15, военные поняли кое-что интересное.

Чтобы тактическая авиация была эффективнее, нужно иметь два типа истребителей:

• Тяжелые: 19-20 тонн, с мощным вооружением и совершенным оборудованием, как F-15 (тяжелый и дорогой).
• Легкие: 9-10 тонн, попроще, с ограниченным арсеналом (ракеты ближнего боя и пушка), но зато очень маневренные (легкий и дешевый).

В январе 1972 года объявили о программе LWF (Light Weight Fighter). Нужен был истребитель класса МиГ-21. И программа предполагала его создание, только с гораздо лучшими характеристиками.

Почти сразу пять фирм прислали свои проекты. В итоге выбрали «Нортроп» и «Дженерал Дайнемикс». С ними заключили контракты на опытные образцы – YF-16 и YF-17. Целью было проведение сравнительного анализа и выбор лучшего образца.

В 1974 году начались полеты. В серию в итоге пошел самолет от «Дженерал Дайнемикс».

А вот опыт с YF-17 также пригодился. Он использовался при создании палубного истребителя F/A-18.

В 1978 году был запущен в серийное производство F-16A, одноместный легкий тактический истребитель.

Выводы НИИ

Исследования, проведенные в 30-м ЦНИИ АКТ МО и ГосНИИАС (бывший НИИАС МАП), привели к ключевому выводу: задачи истребителей многообразны, и подходы к их решению могут варьироваться.

В идеале, для каждой задачи нужен свой, уникальный истребитель определенным набором вооружения:

• перехват: над территорией наших войск требовал жесткой связи с наземными средствами наведения. А вот за линией боевого соприкосновения (ЛБС) – максимальная автономность. Самолет должен быстро набирать высоту, хорошо разгоняться, иметь мощные ракеты и оборудование для поиска и обнаружения цели и в небе, и на фоне земли.
• сопровождение: тут важна дальность полета.
• ближний воздушный бой: нужны маневренность, тяговооруженность, широкий диапазон скоростей и специфическое оружие (всеракурсные ракеты малой дальности, ракеты ближнего маневренного боя и т.п.).

Объединение всех перечисленных требований в рамках одного самолета представлялось крайне сложной задачей. Но и иметь для решения разных задач в ВВС одновременно несколько специализированных и разных самолетов-истребителей – дорого.

Предлагалось создать парк истребительной авиации, включающий в себя:

• тяжелый перспективный фронтовой истребитель (ТПФИ): многоцелевой и универсальный, способный действовать самостоятельно и в группе на глубине 250-300 км от своей территории. (аналог — F-15).
• легкий перспективный фронтовой истребитель (ЛПФИ): выполнение боевых задач на глубине 100-150 км от линии боевого соприкосновения (ЛБС) и над своей территорией (аналог — F-16).

ТПФИ, тяжелый универсальный истребитель, предназначался для выполнения широкого спектра задач. Он должен был нести большой запас топлива и боеприпасов, включая четыре ракеты для боя на средней дистанции и оружие ближнего боя. Необходимыми элементами являлись совершенная навигационная система, эффективные системы защиты и связи. С нужным оборудованием его можно было использовать и в ПВО.

ЛПФИ – полная противоположность. Легкий в эксплуатаии и простой в производстве, не требующий особых навыков от летчиков и техников, не привередливый к аэродромам. Вооружение – две ракеты средней дальности и оружие ближнего боя.

Ключевой момент – стоимость. Если ЛПФИ стоит в два раза дешевле ТПФИ, то наиболее эффективно будет, если в парке будет 70% ЛПФИ и 30% ТПФИ. Это позволит получить максимум пользы при оптимальных затратах.

Результат: дальнейшая разработка истребителей МиГ-29 и Су-27

Результатом стало принятие предложения ММЗ «Зенит», благодаря чему оба конструкторских бюро смогли работать в спокойной обстановке, не конкурируя друг с другом за заказ. Конкурс, по сути, завершился. Летом 1972 года вышли приказы министра авиационной промышленности, давшие официальное разрешение на дальнейшую разработку обоих истребителей: Су-27 и МиГ-29.

Читайте: Истребитель Су-27. Часть 1. Как рождался советский ответ F-15 — от концепции до воплощения

Источники информации по теме «Истребитель Су-27»

• Андрей Фомин. Су-27: История истребителя.
• Крылья Родины. Михаил Левин. Великолепная семерка.
• Крылья России. «Су-27 и его модификации».
• Вестник авиации и космонавтики. Истребитель завоевания господства в воздухе Су-27.
• Авиация и Время. Вячеслав Глазков. Семейство Су-27: давайте разберемся.
• Аэрохобби. Андрей Совенко. Су-27 побеждает. Ничего удивительного.
• Авиация и Время. Вадим Калабанов, Сергей Мороз, Игорь Приходченко. Догнать и перегнать.
• Вестник противовоздушной обороны, Крылья Родины. Михаил Левин. Су-27 — лучший в мире.
• Роман Астахов. Русская Сила. Фронтовой истребитель Су-27.
• Фотоархив ресурса russianplanes.net

Читайте: Иван Кожедуб: легенда воздушных боев