Елисеев С. П.
Летать спокойно на границе звукового барьера можно, но только на тонких и стреловидных крыльях
История авиации – это цепь переходов от одного барьера к другому. Они невидимы, но реальны. Немало сил, средств и даже жертв требуется для преодоления каждого из них. После того, как была устранена опасность флаттера («Вести ДОСААФ» № 19 (42) 25 октября 2018 года) «на сцене» появился звуковой барьер. За ним идет тепловой барьер, но мы сегодня остановимся на звуковом барьере. Он возникает из-за резкого увеличения сопротивления полету при числах Маха (М), близких к единице. Напомним, что число М – отношение скорости летательного аппарата к скорости звука. На переходе к сверхзвуковому полету «стоит» звуковой барьер. Чтобы его перейти потребовалось создать самолеты с тонкими стреловидными крыльями.
В начале Великой Отечественной войны в СССР с целью достижения больших скоростей приступили к освоению ракетных самолетов. Значительные результаты были тогда получены на самолете БИ-1 (Березняк, Исаев). Первым полетел 15 мая 1942 г. на нем летчик-испытатель Григорий Яковлевич Бахчиванджи. В седьмом полете (27 марта 1943 г.), когда скорость самолета превысила 800 км/ч, БИ-1 неожиданно вошел в пикирование, и произошла катастрофа.
Шли к преодолению звукового барьера и на западе. У немцев тоже появился ракетный самолет Ме-163, но он не представлял особого интереса для наших исследователей из-за дорогого топлива и конструкции шасси, которое после взлета нужно было сбрасывать, а приземлять самолет на лыжу.
Попал к нам в качестве трофея и турбореактивный двухдвигательный бомбардировщик-разведчик Арадо-234, но он для исследования околозвуковых скоростей не годился – максимальная скорость всего 742 км/ч.
Третий трофей оказался интереснее. В 1944 г. нашим летчикам стал встречаться самолет с хорошей скороподъемностью, большим потолком и высокой скоростью. Вскоре стало известно, что это одноместный истребитель Ме-262 с двумя турбореактивными двигателями ЮМО-004. Стоил «262»-й в пять раз дороже Ме-190. Поэтому на фронтах таких «мессеров» было мало. Однако несколько штук, требующих ремонта, все же оказалось в Научно-испытательном институте (НИИ) ВВС Красной Армии.
В Институте не было никаких документов на Ме-262. Известно было только, что Ме-262 на большой скорости затягиваются в пикирование и разбиваются. Ни один летчик не успевал сообщить, что произошло с самолетом.
Сверху приказ был таким: изучить Ме-262, снять с него характеристики, но не погубить с трудом восстановленную машину и, конечно, никаких жертв не должно быть! Добавим к этому, что ресурс у двигателя ЮМО-004 был «никакой» – меньше двух часов. Было известно, что полет на Ме-262 с двигателем, на котором выработан ресурс, заканчивается пожаром.
Первый успех состоялся 15 августа 1945 г., когда летчик-испытатель (и инженер) А. В. Кочетков впервые слетал на Ме-262. Дальше было еще 17 полетов.
Характеристики с «немца» сняли почти все. Главным же полетом должен был стать 18-й. Задание такое: пройти «по площадке» на высоте 11 километров на максимуме скорости.
Теперь слово летчику-испытателю: «Скорость быстро нарастала, достигнув максимальной – 870 километров в час. (…) Самолет все время «зависал», невозможно было одной рукой удержать машину в горизонтальном положении. Кочетков начал действовать двумя. Пикирующая тенденция продолжала увеличиваться. По телу поползли мурашки. Глаза быстро перебегали с приборной доски на все уменьшающееся расстояние между основанием ручки управления и сиденьем летчика. Так мы проверяли оставшийся запас хода рулей. Тянущие усилия на ручке уже превышают 24 килограмма. (…) Запас хода ручки почти весь исчерпан. Единственное спасение – немедленно уменьшить скорость. Удерживая с колоссальным напряжением ручку правой рукой, летчик переносит левую на сектора управления двигателями и убирает обороты. Вот где пригодилась русская силушка, которой, по-видимому, не хватало в подобных случаях немецким пилотам! А может быть, и не только силы, но и выдержки? Кнопки-то передатчика радиостанции находились на одном из секторов двигателей. В панике вытягивая самолет из пикирования двумя руками, фрицы не могли радировать в эфир о своих бедах. (…) Так была разгадана Андреем Григорьевичем Кочетковым тайна «Ме-262». Заметим, что Ме-262 имел обычное прямое «дозвуковое» крыло, как и наша самолет-ракета БИ-1. Отсюда прояснилась и причина гибели Г. Я. Бахчиванджи.
После полета Кочеткова крылья стали исследовать и искать нужный вариант. Вывод науки и практики был однозначным: для безопасного полета на около и сверхзвуковых скоростях крылья должны быть тонкими и стреловидными. Как следствие, появился истребитель МиГ-15. На всех режимах машина была хороша! Оставалось «сходить» на критический «Мах» и рекомендовать ее на вооружение ВВС.
18 октября 1949 г. летчику-испытателю инженеру Тютереву Анатолию Михайловичу была поставлена такая задача: «забраться» на МиГ-15 на 12 800 метров и разогнаться до сверхзвуковой скорости М = 1,01. И он сделал это! В отчете летчик писал: «На скорости 0,89 М начинается уменьшение усилий на ручке управления. Они даже становятся даже отрицательными (начинается затягивание в пикирование) и затем «толчком», – снова прямыми и продолжают увеличиваться. При этом создается впечатление, что центр тяжести самолета как бы смещается вперед, а потом рывком – на старое место и энергично сдвигается назад.(…) Полет на скорости, близкой к скорости звука, не представляет на самолете МиГ-15 опасности и доступен подготовленным летчикам».
В строй МиГ-15 вошел как дозвуковой истребитель. В 1950-1953 годах «15»-й встретился в боях в корейском небе с американским дозвуковым истребителем «Сейбр (Сабля) F86» со взлетной массой почти 10 тонн. МиГ-15 весил в два раза меньше – отсюда его превосходная маневренность.
После войны в Корее американцы весь мир убеждали (и убеждают), что Сейбр там был лучше русского МиГа. Верхом этой дезинформации был объявленный американцами счет 10:1 в пользу «Сабли» (см. Интернет).
Между тем Генеральный штаб России рассекретил некоторые документы о войне в Корее. С участием МиГ-15 там было проведено 1872 воздушных боя, при которых «миги» сбили 1106 разных самолетов противника (в том числе 650 американских F-86). Потери МиГ-15 в этих боях – 335 самолетов. Общее соотношение: 1106 : 335 = 3,3 в нашу пользу. По истребителям («Сейбр» и МиГ-15): 650 : 335 = 1, 94 и тоже в нашу пользу.
Таковы результаты соперничества в преодолении звукового барьера двух стран: СССР и США. Обе «сверхдержавы» на старте использовали наработки общего врага – Германии. США достались немецкие чертежи, самолеты и конструкторы. У нас сначала были только нелетающие трофейные самолеты.
Эпилог
14 октября 1947 года американский летчик Чак Йегер на самолете-ракете Bell X-1 с прямым тонким крылом первым достиг сверхзвуковой скорости. Для этого Х-1 сбрасывали с «летающей крепости» В-29, и дальше он летал сам (см. рисунок).
В СССР звуковой барьер впервые был преодолен 26 декабря 1948 года летчиком-испытателем Олегом Федоровичем Соколовским на самолете Ла-176.
Две скорости звука и потолок более 30 км американцы достигли на F-104 Старфайтер. И стали поставлять его в Западную Германию. Отличительной особенностью F-104 были прямые и тонкие крылья (как у Х-1) – толщина не более 10,16 сантиметров с очень острыми кромками. На них на земле сразу надевали чехлы для защиты техников от травм. Потери F-104 в мирном немецком небе были огромны: 292 самолета из 916 имевшихся в стране (32%). Погибло 116 пилотов.
Большинство экспертов считают, что причина этого в том, что в Германии F-104 состоял на вооружении в варианте истребителя-бомбардировщика, а в других странах – как истребитель-перехватчик.
Истребитель-бомбардировщик должен уметь летать на разных режимах, а прямое (и даже тонкое крыло) на некоторых скоростных режимах имеет свойство мгновенно терять подъемную силу на всей поверхности. Скандалов вокруг F-104 – «летающего гроба» – было много, но капитал фирмы-производителя «Локхид» побеждал науку вплоть до снятия Старфайтера с вооружения.
29 февраля 2020 года, № 4 (74)