Продолжаю знакомить почтенную публику с конкурентами легендарного советского истребителя МиГ-21. В первой части мы рассказали о Як-140. А в этой публикации речь пойдёт о Су-7, самолёте во многом знаковом и, пожалуй, не менее знаменитом чем машина КБ Микояна.
В начале 1950-х годов советская авиационная промышленность располагала всего двумя основными конструкторскими бюро (КБ), занимавшимися разработкой истребителей: КБ Микояна и КБ Яковлева. Логично было предположить, что именно между ними развернется основное соперничество в процессе создания нового поколения истребителей. Однако, как уже упоминалось ранее, КБ Яковлева фактически было исключено из данного конкурса. Тем не менее, конкурентная борьба все же состоялась, и она оказалась весьма захватывающей. Главным оппонентом Микояна стал Павел Сухой, вернувшийся к работе после периода опалы и назначенный руководителем ОКБ-1 приказом Министерства авиационной промышленности (МАП) № 223 от 14 мая 1953 года, сменив на этом посту В.В. Кондратьева. Ранее, в 1949 году, КБ Сухого было расформировано из-за конфликта между конструктором и министром Вооруженных сил СССР Николаем Булганиным. Официальной причиной закрытия бюро называлась авария опытного перехватчика Су-15 и общая низкая результативность работы, поскольку за все время существования КБ на вооружение был принят только один самолет – Су-2.
Получив в свое распоряжение производственную базу на территории Центрального аэродрома, Сухой незамедлительно приступил к формированию команды и урегулированию организационных вопросов. Уже 5 июля 1953 года было издано постановление Совета Министров СССР, обязывающее «истребительные» КБ приступить к проектированию новых типов самолетов, способных развивать высокие сверхзвуковые скорости (не менее 1750 км/ч). Исходя из заявленных параметров, стало ясно, что разрабатываемый самолет должен стать не просто новой моделью, а обеспечить значительный скачок в достижении максимальной скорости. Следует отметить, что к 1953 году в Советском Союзе не было ни одного серийного сверхзвукового самолета. Несмотря на сложность и новаторство задачи, воссозданный коллектив под руководством Сухого активно взялся за разработку проекта, взяв за основу проект Су-17 (Р), подготовленный еще в 1948 году.
Разработка велась в двух направлениях: создание фронтового истребителя (который и стал основным конкурентом МиГ-21) и перехватчика ПВО. Оба самолета разрабатывались в двух модификациях, различавшихся конструкцией крыла: с традиционным стреловидным и с новым треугольным крылом. Фронтовой истребитель со стреловидным крылом получил обозначение С-1 («Стрелка»), а с треугольным – Т-1. Соответственно, перехватчики были названы С-3 и Т-3. Сухой планировал испытать оба типа крыла параллельно и принять на вооружение наиболее удачный вариант. После доработки первоначального проекта «Р» в соответствии с последними рекомендациями ЦАГИ на самолетах С-1/С-3 было применено крыло со стреловидностью 60° по линии 1/4 хорд симметричного профиля с относительной толщиной 7% и цельноповоротное горизонтальное оперение. Одновременно была установлена гидравлическая система высокого давления, необратимая бустерная система управления по всем каналам, осесимметричный регулируемый воздухозаборник с выдвижным центральным телом и многое другое. Количество пушек на борту было ограничено двумя – по одной в каждой консоли крыла. Для достижения более высоких скоростей полета, чем у «Р», на С-1/С-3 Сухой решил использовать новый турбореактивный двигатель (ТРД) АЛ-7Ф конструкции А.М. Люльки с заявленной тягой на форсаже 10000 кгс. Однако, поскольку двигатель еще не был готов, в качестве временной меры на прототип мог быть установлен его нефорсированный вариант АЛ-7, развивавший тягу на треть меньше. Расчеты показывали, что даже с таким менее мощным ТРД самолеты «С» смогут преодолеть звуковой барьер.
Проектирование истребителя С-1 продвигалось довольно быстро, поскольку его конструкция во многом повторяла ранее разработанный «Р». Безусловно, для своего времени Су-17 был революционной и передовой разработкой, но с момента его проектирования прошло уже пять лет, и этот факт порой игнорировался сотрудниками КБ. Это привело к тому, что к моменту завершения проектирования ход работы был нарушен начальником бригады общих видов Е.Г. Адлером. В своих воспоминаниях он писал: «Под влиянием эйфории, связанной с Су-17, который был загублен еще в 1948-м, я пассивно наблюдал, как молодые сотрудники бригады эскизного проектирования Сизов, Рюмин, Пономарев и Поляков усердно повторяли основные черты этого идеала… Но по мере того, как чертежи из бригады эскизного проектирования передавались в основные бригады ОКБ, во мне постепенно росло чувство неудовлетворенности и назревало иное конструктивное решение. Подписывая чертежи со все большим отвращением, я, наконец, не выдержал и отправился к Сухому с повинной головой…»
В разговоре с Сухим Адлер предложил существенно переработать проект. Сухой, отличавшийся демократичностью и спокойствием, одобрил предложенные изменения. Через несколько дней Адлер представил свои соображения коллективу. Основные изменения коснулись расположения основных опор шасси – их предлагалось перенести с фюзеляжа на крыло, а освободившееся пространство использовать для размещения топливных баков. Переставное горизонтальное оперение с рулями высоты следовало заменить цельноповоротным стабилизатором, который необходимо было перенести с киля на хвостовую часть фюзеляжа, поскольку в киле не хватало места для размещения мощных бустеров.
Поначалу новшества Адлера не вызвали неприятия, и бригады приступили к отработке новой задачи. Однако перенос шасси потребовал изменения силового набора крыла и кинематической схемы самого шасси. Возникли сложности в системе управления и т.д. Работа замедлилась. Сам Адлер потратил много времени не только на решение возникших проблем, но и на убеждение сотрудников в своей правоте, чем и нажил себе немало недоброжелателей. Конфликт нарастал, и в конечном итоге Адлер был вынужден уйти от Сухого в КБ Яковлева. Подводя итог этой истории, Адлер писал: «Из сравнительного расчета весов одновременно спроектированных двух вариантов конструкции Су-7 было установлено, что общая экономия веса в новом варианте составила 665 кг… Не скрою, что приятно было услышать, когда однажды скупой на похвалы Сухой все же обронил на одном из совещаний фразу: «По схемам Адлера конструкции легче получаются».
Завершенный проект С-1 имел простой цилиндрический фюзеляж с большой длиной, лобовой воздухозаборник с центральным конусом, среднерасположенное стреловидное крыло и однокилевое хвостовое оперение. Все эти конструкторские решения были направлены на уменьшение аэродинамического сопротивления и достижение высоких скоростей, тем более что подобная схема была хорошо изучена ЦАГИ. И если планер С-1 был привычным и даже классическим для советских самолетов, то силовая установка на тот момент представляла собой уникальную разработку. При создании своего нового турбореактивного двигателя АЛ-7 Архип Люлька решил увеличить тягу за счет повышения степени сжатия воздуха в компрессоре. Эту задачу можно было решить простым добавлением ступеней, но при этом увеличивались вес и габариты двигателя. Альтернативным решением было применение так называемого сверхзвукового компрессора , в котором благодаря специальному профилю лопаток воздушный поток между ними движется со скоростью, превышающей скорость звука. В таком компрессоре ступеней меньше, но напор воздуха больше, соответственно, уменьшается вес и увеличивается тяга.
Однако добиться стабильной работы сверхзвукового компрессора крайне сложно. Кроме того, лопатки подвергаются значительным нагрузкам, и даже небольшие повреждения на поверхности могут привести к их разрушению. Ввиду этих недостатков сверхзвуковыми обычно делают не все ступени, а только несколько, что упрощает задачу. Люлька решил выполнить сверхзвуковой только первую ступень, которая по своей эффективности заменяла 3-4 дозвуковых ступени.
Для повышения напора диаметр колеса новой ступени был увеличен, а диаметр остальных ступеней остался прежним, что привело к образованию характерного «горба» в воздушном тракте. На испытаниях двигатель заработал и продемонстрировал расчетные характеристики, однако «горб» в компрессоре не давал покоя конструкторам. Несмотря на все попытки устранить этот «дефект», они не увенчались успехом. Компрессор с ровным профилем упорно не хотел работать. В итоге его оставили в покое, и необычная форма проточной части двигателя Люльки стала его визитной карточкой.
Люлька даже шутил по этому поводу. Однажды его ОКБ посетила американская делегация из General Electric. Ведущий специалист фирмы, увидев компрессор «семерки», удивленно спросил Люльку: «Почему у вашего двигателя компрессор горбатый?» На что тот в шутку ответил: «Он от рождения такой!»
Благодаря сверхзвуковой ступени степень сжатия компрессора Люльки достигла 9,1, в то время как у предыдущего АЛ-5 с обычным компрессором этот показатель составлял всего 4,5. Максимальная тяга по сравнению с «пятеркой» увеличилась на 1340 кгс.
Двигатель-конкурент АМ-11 (РИФ-300), разработанный для самолетов Микояна в ОКБ Микулина, имел полностью сверхзвуковой шестиступенчатый компрессор. А компания General Electric при создании двигателя для американского фронтового истребителя F-104, который рассматривался как основной противник советских машин, пошла по пути увеличения числа ступеней, доведя их количество в J79 до 17 (Стоит отметить, что стоимость одной лопатки реактивного двигателя составляет несколько десятков долларов, поэтому стоимость двигателя растет пропорционально количеству ступеней. Кроме того, увеличиваются габариты и вес двигателя.)
Разными путями шли конструкторы в обеспечении устойчивости работы двигателя и борьбе с помпажом. Люлька применил перепуск воздуха из проточной части: «лишний» воздух отводился от четвертой и пятой ступеней и выбрасывался в атмосферу через отверстия в корпусе двигателя, которые располагались в верхней части фюзеляжа самолета. В нормальном режиме отверстия на двигателе закрывались стальными лентами. Перепуск был простой, но неэкономичной системой, поскольку при открытии отверстий в корпусе у ТРД снижалась тяга и увеличивался расход топлива.
У General Electric для устойчивости работы двигателя применялись поворотные направляющие лопатки компрессора. Эта система практически не имела побочных эффектов, но она на порядок сложнее и дороже перепуска. На двигателе Микулина был применен двухкаскадный компрессор, который вообще ничего не требовал, все регулирование обеспечивало вращение роторов низкого и высокого давления с разными скоростями.
Сравнивая двигатели, нужно знать, что более совершенным ТРД считается тот, у которого заданная заказчиком тяга достигается при минимальных массе, габаритах и расходах топлива. Причем каждый лишний килограмм массы двигателя вызывает увеличение массы самолета примерно на три килограмма.
Конструктивный уровень совершенства двигателя можно определить по его удельной массе — отношению массы к максимальной тяге. Чем она меньше, тем лучше: тем более рационально выбрана его конструктивная схема.
Как видно из анализа таблицы, лучшим из трех ТРД можно по праву назвать двигатель АМ-11 (Р11Ф-300) А.А. Микулина. Люльковские двигатели АЛ-7 не были лучшими из лучших в своем классе, но их тяга не имела равных, и Сухой сделал ставку на нее. Однако разместить весьма габаритный двигатель, его системы и топливо можно было только в достаточно объемном фюзеляже. Вследствие этого С-1 на фоне отечественных и зарубежных конкурентов выглядел очень внушительно.
Также внушительно Су-7 выглядел и на фоне истребителей предыдущего поколения.
Эскизный проект фронтового истребителя со стреловидным крылом (вариант «С-1») был защищен в ноябре 1953-го, а в феврале 1954-го прошла макетная комиссия. Приказом по МАП № 135 от 26 октября 1953 года ОКБ-1 был передан в качестве производственной базы филиал завода № 51 МАП.
1 июня 1955 года в ЛИИ в г. Жуковский открылась летно-испытательная станция (ЛИС) завода №51 — до завершения постройки С-1 оставалась всего пара недель. После опробования агрегатов и систем самолет в ночь с 15 на 16 июля 1955 года под чехлами с соблюдением всех режимных норм и милицейским эскортом на мотоциклах перевезли из Москвы на ЛИС. Испытательную бригаду возглавил ведущий инженер В.П. Балуев. Поскольку у ОКБ-51 еще не было своих летчиков-испытателей, для первых полетов на С-1 на время по договоренности с ВВС был приглашен А.Г. Кочетков из Государственного Краснознаменного научно-испытательного института военно-воздушных сил (ГК НИИ ВВС), ранее уже испытывавший первый реактивный самолет П.О. Сухого Су-9. 27 июля А.Г. Кочетков на С-1 выполнил первую рулежку. Затем последовали новые пробеги уже с отрывом носового колеса, но, несмотря на отсутствие замечаний по машине, дата первого полета все откладывалась. 6 сентября П.О. Сухой направил в МАП заявку на первый полет С-1, но события следующего дня внесли свои коррективы. 7 сентября планировалась очередная рулежка и небольшой подлет, но как только машина оторвалась от полосы, она неожиданно взмыла на 15 метров. Длины полосы для посадки впереди уже явно не хватало. Летчику ничего не оставалось делать, как помочь оказавшейся очень «летучей» машине. Увеличив до максимальных оборотов тягу ТРД, А.Г. Кочетков продолжил полет. Сделав полет по кругу, С-1 совершил посадку. За спасение опытной машины летчику была объявлена благодарность и выдана премия в размере месячного оклада. Настроение Главного не портило даже то, что конкурентам удалось его опередить — их машины встали на крыло в 1954 г. Первым отличился Микоян — его Е-2 под управлением Е.К. Мосолова взлетел 14 февраля, а через две с половиной недели оторвался от заводской полосы истребитель XF-104А Джонсона.
Первый этап заводских испытаний С-1, оснащенного бесфорсажным ТРД АЛ-7, был завершен 23 января 1956 года. К этому времени машина выполнила 11 полетов и налетала четыре часа и пять минут. При этом удалось перейти звуковой барьер в горизонтальном полете и определить основные характеристики устойчивости и управляемости самолета. Тем временем моторостроители подготовили летный экземпляр двигателя АЛ-7Ф с форсажной камерой и регулируемым двухпозиционным соплом. Тяга двигателя на максимале составляла 6850 кг, а на форсаже 8800 кг. После небольшой доработки он был установлен на С-1, и в марте 1956 года начался второй этап испытаний машины. Уже в первых полетах после включения форсажа самолет легко разогнался до скорости М=1,3-1,4. Еще один шаг, и был взят барьер в М=1,7. Теперь испытатели замахнулись на две скорости звука!
В каждом новом полете для уменьшения риска потерять единственную опытную машину скорость увеличивали на 0,1 Маха. 9 июня самолет достиг скорости в 2070 км/ч (М=1,96), но неожиданно начался помпаж воздухозаборника, сопровождавшийся тряской носовой части фюзеляжа, хлопками и «бубнением» в канале воздухозаборника, а также периодическими изменениями тяги двигателя. Махалин, выключив форсаж, сбросил скорость. Помпаж прекратился. Следующий вылет закончился тем же. Стало ясно, что полеты на достижение максимальной скорости придется прекратить до выяснения причин, вызывающих помпаж, и разработки средств его преодоления. Но уже тогда достигнутая скорость превосходила требуемую ТТТ ВВС, что вызвало воодушевление заказчика и руководства МАП, поскольку обещало резкий прирост максимальной скорости по сравнению с самым скоростным на то время советским истребителем МиГ-19… Причиной негативных явлений в воздушном тракте стала неравномерность воздушного потока на входе в двигатель и срывные явления на лопатках сверхзвуковой ступени. Тогда конструкторы изменили форму носового конуса, что позволило Махалину разогнаться до 2,03М (2170 км/ч) и наконец-то взять «второй звук».
Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте
Телеграмм канал Альтернативная История
Читайте также:
Источник: https://alternathistory.ru/su-7-pervyj-dvuhmahovyj-konkurent-znamenitogo-mig-21/
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉