|
|
|
|
Главная Новости Гостевая Комментарий Ссылки Дневник English Deutsch Français El español |
|
|
Многофункциональный истребитель С-37 "Беркут"
Статья из журнала Популярная Механика ноябрь 2007 года Вадим Лукашевич и Александр Грек об истории создания Су-27КМ
---------------
Работы над перспективным истребителем в ОКБ "Сухого" начались практически одновременно с другими КБ, когда в начале восьмидесятых годов в СССР был дан старт программе "И-90". На фирме новой машине был присвоен индекс С.22 ( С - стреловидное крыло, 22 - первый полет в девяносто втором году ). На первых этапах проектирования самолет предполагалось оснастить двумя двигателями РД-79М с тягой по 17500 кгс. каждый. РД-79М являлся модернизированным вариантом двигателя четвертого поколения РД-79, который устанавливался на Як-141 и был адаптирован к морским условиям. Серийный "Беркут" планировали оснастить новой версией Р-79 которая получила название Р-179-300 или оморяченным вариантом АЛ-41Ф (изд.20). Форсажная тяга двигателя доведена до 20 - 21 тонны, мотор оснащен плоским соплом с управляемым вектором тяги и реверсом. Надо полагать, что С.22 с самого начала позиционировался как палубный истребитель. Изначально планировалось установить широкое плоское сопло, общее для двух двигателей. Отработка подобного сопла велась на летающей лаборатории ЛЛ-УВС(ПС) в рамках темы изд.54. Свой вклад в формирование облика сверхманевренного истребителя пятого поколения с КОС внес и Генеральный конструктор НПО "Звезда" Гай Северин. Известно, что даже в противоперегрузочном костюме большинство летчиков плохо переносят длительные перегрузки более четырех. Северин предложил новую концепцию адаптивного катапультного кресла, обеспечивающего пилоту возможность ведения маневренного боя со значительно более высокими, чем на прежних истребителях, перегрузками. Статья о проекте подобного кресла:
Проблема потери сознания летчиками-истребителями...
В начале С.22 представлял из себя классическую "утку", но в процессе рабочего проектирования выяснилось, что конструкция перетяжеленна, одновременно с этим изменились и требования ВВС. Проект обновленного самолета получил индекс С-32. Видимо в связи с дефицитом перспективных двигателей АЛ-41Ф (изд.20), которые в первую очередь предназначались для 1.42, на С-32 установили (по сообщениям печати) модификацию Д-30Ф6 - Д-30Ф11. Надо отметить, что Д-30Ф6 довольно крупный агрегат и создается впечатление, что Д-30Ф11 - довольно значительно отличается от базового мотора.
Вадим Лукашевич об истории создания С-37.
...Да, ВВС от машины отказались сразу, но был документ, подписанный Главкомом ВМФ СССР, который и выполнял роль заявки заказчика. Я начал работать по этой машине примерно в 1990-м году, когда М.А.Погосян был еще только начальником 100-го отдела. Скажу сразу, что это был второй самолет с КОС, спроектированный в ОКБ Сухого - первым был однодвигательный С.22, который после выпуска полного комплекта рабочей документации не строился, т.к. М.П.Симонов предложил на достигнутом опыте сразу проектировать вторую машину с КОС.
...Разработку проекта возглавил главный конструктор
М.А.Погосян. При создании самолета С.32 самое серьезное внимание уделялось вопросам снижения радиолокационной заметности (в этой области ОКБ им.П.О.Сухого располагало значительным опытом, полученном в ходе разработки тяжелых бомбардировщиков, в частности - самолета Т-4МС). ...Программа строительства авианосцев в СССР набирала обороты (два авианосца - «Тбилиси» и «Варяг» уже были на плаву, атомный «Ульяновск» уже был заложен), поэтому у палубной авиации перспективы были хорошие. На палубный вариант истребителя, названного Су-27КМ (!) и был выпущен аванпроект в 1988 г. Он был предложен ВМФ как глубокая модификация Су-27К (Су-33). Необходимость превосходства нового самолета над самым современным на тот момент аналогом - F-14D "Супертомкэт" определила установку двух двигателей и максимальный взлетный вес - до 40 тонн. Но взлет столь тяжелого самолета с рампы был сложен, а катапульта должна была появиться только на «Ульяновске». Была также проблема с креплением катапульты к передней стойке самолета - на Су-27К стойка имеет задний подкос, который при разгоне работал на растяжение, в то время как из-за компоновки на Су-27КМ подкос передней стойки был спереди, и работал на сжатие. Поэтому основным режимом должен был быть взлет с рампы. Но расчеты показывали, что самолет не успевает набрать необходимую скорость при разгоне по палубе без катапульты, необходимой для взлета без просадки ниже обреза палубы. Тут и должно было выручить КОС, имеющее более высокие несущие способности на больших углах атаки, к тому же на КОС срыв начинался с более высоких углов. Все это позволило реализовать баллистический взлет с рампы, т.е. в момент схода с рампы подъемная сила крыла еще меньше веса самолета, и он движется не как самолет, а как брошенный камень, по баллистической траектории (с углами атаки, близкими к критическим для КОС), продолжая разгон за счет работающих на форсаже двигателей. Достигнув пика траектории, самолет начинает просаживаться вниз , причем просадка могла быть 10-15 метров от верхней точки траектории, но на счет возрастающей скорости и очень большого угла атаки КОС «подхватывало» машину, и в нисходящей ветви траектории, примерно на уровне среза рампы, баллистическая траектория переходила в нормальный полет с набором высоты. Вот так появилась схема КОС с развитой механизаций и двойным оперением, т.к. сорокотонный самолет с обычным крылом при взлете с рампы просто бы падал за борт - несущих свойств на больших углах атаки обычного крыла не хватало для создания требуемой подъемной силы. Сваливание у обычного крыла начинается при меньших углах атаки по сравнению с КОС. Машина должна была иметь посадочный гак и складываемые консоли крыла. Предполагалось использовать элементы СТЭЛС в облике машины - для этого, в частности, кили были наклонены внутрь. Самолет планировалось оснастить БРЛС с ФАР. ...Су-27КМ как палубный самолет должен был быть оснащен отделяемой кабиной, которая могла автоматически отделяться с глубины до 15 метров и полностью обеспечивать жизнедеятельность летчика в открытом море до 3-х суток. Но и самая главная фишка, которую мы покажем на 3D-модели и которую никто никогда не видел в открытых публикациях - это способ складывания КОС для уменьшения занимаемого места при хранении самолета на ангарной палубе авианосца. На этом я и защитил свою кандидатскую диссертацию. Говорить об этом словами не буду - это нужно видеть! ...Что же касается тряски самолета из-за срыва потока на КОС в корневой части, то я тоже об этом слышал. Сразу скажу, что максимальная сверхзвуковая скорость была сравнительно небольшой, где-то в пределах 1.6 - 2.2 Маха. Есть и еще один серьезный недостаток Су-27КМ (С.32), о котором вообще ничего нигде не говорится - это его абсолютная нестойкость к боевым повреждениям. Т.к. каждая консоль крыла состоит из силового набора и двух композитных панелей со сложной намоткой, воспринимающих основной крутящий момент по связанной оси Z, то при любом повреждении панели, приводящем к самому незначительному разрыву армирующих панель волокон, панель (и крыло) мгновенно складывалось. В силу этого, даже если машина все-таки возвращалась, то ни о каких мероприятиях РБП (ремонт боевых повреждений) и речи быть не могло, т.к. никакая заплатка (как в случае заделывания пробоин в металлической конструкции) ситуацию не спасает - она просто не включается в восприятие нагрузок, т.к. все равно армирующие панель волокна перебиты (это я вам говорю как разработчик методики расчета боевой живучести в части взрывозащиты). Нужна только полная замена всей несущей композитной панели. Они изготавливались в НПО "Графит", и в ценах начала 1990-х стоимость каждой панели была в пределах 1,5 млн. руб., т.е. комплект панелей крыла для одной машины стоил ~ 6 млн. руб., при производственном цикле несколько месяцев.
Масса графитной панели для крыльев обратной стреловидности
"Беркута" 15 кг\кв.м Особенности крыла обратной стреловидности
Для КОС допустимы большие сужения крыла, чем для КПС.
При взлете и посадке концы КОС удаляются от земли при увеличении угла атаки, что повышает безопасность полета. Рулевые поверхности КОС могут быть использованы в качестве безмоментной механизации крыла для создания приращения подъемной силы без изменения продольного момента. Единственный недостаток - повышенная склонность к развитию дивергенции концов крыла. Применение в конструкции крыла композиционных материалов в сочетании со специальными конструктивно-силовыми схемами позволяет в значительной степени устранить этот недостаток КОС без существенного увеличения массы крыла"
Характеристики самолета Су-47
Размах крыла 16.7 м Длина самолета (с ПВД) 22.6 м Высота 6.4 м Площадь крыла 56.0 кв.м Площадь ПГО 5.7 кв.м
Плановая (сверху) 130 кв.м Профильная (с боку) 40 кв.м Мидель 11 кв.м Объем 38.53 куб.м
Двигатели: Два Р-79М Тяга форсажная 2 * 17500 кгс Тяга максимальная 2 * 15800 кгс Тяга рабочая 2 * 12400 кгс Удельный расход топлива 0,66 кг/кгс*ч
Нагрузка на крыло 473 - 687.5 кг/кв.м Тяговооруженность 0.8 - 1.17 Вес: Максимальный 38500 кг Нормальный 26500 кг Пустого 19500 Топлива: нормальный 7000 кг максимальный 12000 кг Нагрузки: Нормальный 1000 кг (0,02), 4 * Р-77 + 4 * 9М100. Максимальный 8000 кг (0,2) Дальность: Перегоночная 5500 км ( 2 ПТБ по 2400 кг ) Дозвуковая 4000 км Сверхзвуковая 1600 км Радиус действия: С ПТБ 2000 км Дозвуковой 1400 км Сверхзвуковой 560 км Максимальная скорость на высоте 2200 км/ч / 2.1 М у земли 1400 км/ч /1.12 М
Километровый расход топлива для двух двигателей: Дозвуковой 3 кг/км Сверхзвуковой 7.5 кг/км
В результате испытаний оказалось, что крыло в месте стыка с наплывом генерирует вихревой "жгут", который приводит к недопустимой тряске вертикального оперения: ...на стыке КОС и фюзеля генерируется вихрь большей интенсивности, чем у крыла прямой стреловидности. Несимметричный сход провоцирует тряску по крену и курсу. По крайней мере это одна из причин отказа от применения крыла обратной стреловидности на ПАК ФА Т-50.
История создания С-32 по версии работников ОКБ Сухого
...Работы по тематике самолета нового поколения развернулись в нашем коллективе в начале 1983 г. В течение 5 лет, вплоть до 1988 г. они велись в рамках отраслевой исследовательской программы по созданию нового экспериментального самолета с крылом обратной стреловидности. За это время было проработано большое количество вариантов компоновки новой машины, в результате совместной тесной работы с ЦАГИ были выбраны и уточнены основные параметры аэродинамической схемы самолета, а по последнему из вариантов компоновки даже выполнено рабочее проектирование. Выбранная схема сулила для новой машины ряд существенных преимуществ по сравнению с самолетом обычной схемы. Вот почему, начиная с 1988 г. в ОКБ Сухого по согласованию с ВВС было принято решение о полномасштабной разработке на базе выбранной схемы экспериментального самолета - прототипа машины пятого поколения. Такая работа была выполнена: к началу 90-х гг. проект был завершен и ОКБ приступило к постройке самолета. Последовавшие вскоре события внесли свои коррективы в первоначальный проект: в связи с резким сокращением бюджетных ассигнований МО на НИОКР тема финансировалась далеко не в полном объеме. Для сохранения тематики недостаток бюджетных средств довольно часто приходилось восполнять за счет собственных средств ОКБ, полученных по экспортным заказам. Для продолжения работ по теме С-37 руководство ОКБ было вынуждено принять ряд неординарных мер по сокращению затрат. Так, в частности, пришлось пойти на замену силовой установки, серьезно "урезать" состав систем самолета и целевого БРЭО, а прочностные испытания провести на планере летного экземпляра самолета. График постройки, конечно же, пришлось корректировать, но, в конечном счете, итоговое отставание против первоначального срока составило менее года, что для сегодняшних условий финансирования без всякого преувеличения можно считать огромным достижением. Постройка планера машины была завершена к середине 1996 г. и после цикла прочностных испытаний в конце года он был передан для достройки. К маю 1997 г. были закончены все основные монтажно-сборочные работы и в середине июля самолет перевезли на ЛИС ОКБ на территории ЛИИ в г.Жуковском.... ... статус работ по С-32 был НИЭР, т.е. научно-исследовательская экспериментальная работа, с соответствующим финансированием, которое, как известно, без участия заказчика не выделялось. Насколько можно судить, основное, чем удалось завлечь тогда военных - возможное корабельное применение будущего "Беркута". По такому варианту, называвшемуся Су-27КМ (!) и был выпущен аванпроект в 1988 г. Но в мае 1989 г. решением Военно-промышленной комиссии Совмина в числе других тем она была закрыта, и НИЭР и ОКР по С-32 продолжались в основном за счет собственных средств ОКБ.
Т-10-26
В рамках работ по созданию перспективного авиационного двигателя 5-го поколения в конце 80-х гг. НПО им. А.М.Люльки в содружестве с уфимским НПО «Мотор» (главный конструктор А.А.Рыжов), ЦИАМ, ЛИИ, «ОКБ Сухого» и КнААПО был проведен цикл исследований по плоскому соплу изменяемой геометрии. Использование плоского сопла с подвижными панелями могло обеспечить управление вектором тяги двигателей как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, а также реверсирование тяги для эффективного торможения самолета при посадке и боевом маневрировании. Кроме того, применение такого сопла должно было способствовать значительному снижению уровня инфракрасной заметности летательного аппарата - параметра, которому придавалось большое значение при разработке перспективных боевых самолетов 5-го поколения. Экспериментальное плоское сопло было изготовлено в НПО «Мотор» и установлено на левый двигатель АЛ-31Ф летающей лаборатории ЛЛ-УВ(ПС), созданной в 1990 г. на базе самолета Су-27УБ № 02-02 производства КнААПО. Руководителем работ по этой летающей лаборатории был назначен заместитель главного конструктора (а позднее - главный конструктор) «ОКБ Сухого» М.А.Погосян. Доработка Су-27УБ в летающую лабораторию была выполнена в Комсомольске-на-Амуре, после чего на самолете Ан-22 «Антей» машину перевезли на аэродром ЛИИ. На ЛЛ-УВ(ПС) было выполнено 20 полетов, в ходе которых были получены данные по значительному (в несколько раз) снижению уровня ИК-заметности двигателя с плоским соплом. К сожалению, недостаточное финансирование не позволило провести на этом самолете полный цикл летных испытаний по отработке управления вектором тяги и реверса. К тому же при разработке плоского сопла и его стендовых испытаниях пришлось столкнуться с двумя серьезными проблемами. Во-первых, при трансформации круглого потока газов за турбиной в плоский в сопле были получены потери тяги, достигавшие 14-17%. Во-вторых, по массе плоское сопло оказывалось значительно тяжелее традиционного осесимметричного. Дело в том, что в круглом сопле имеют место только растягивающие напряжения, в плоском же появляются и изгибающие. Эти напряжения требуют принятия определенных мер по обеспечению прочности во избежание деформаций сопла, а следовательно - лишних затрат массы. Эту проблему можно было обойти применением материалов типа «углерод-углерод». Такие материалы имеют низкий удельный вес и выдерживают высокие температуры, но все равно требуют эффективной теплозащиты - специальных покрытий из высокотемпературной керамики. Подобные материалы, располагающие необходимым для применения на самолете ресурсом, в то время находились еще в стадии разработки. Поэтому на данном этапе работы по плоскому соплу решено было приостановить, и, учитывая имевшийся задел по управлению вектором тяги с использованием поворотного круглого сопла, для перспективного ТРДДФ АЛ-41Ф было выбрано отклоняемое осесимметричное сопло. Аналогичная конструкция была реализована и на двигателе АЛ-31ФП для самолетов Су-27М №711 (Т10М-11) и Су-30МКИ.
Дальнейшее развитие проекта.
В книге посвященной 75-летию харьковского авиационного института опубликована фотография модели самолета являющейся дальнейшим развитием С-37 "Беркут". В модели практически полностью сохранена конструктивно-силовая схема С-37. Оригинальное решение - полноценное ПГО в контуре крыла. Машина имеет максимальный взлетный вес 41300 кг, вероятно при установке перспективных двигателей этот параметр мог достичь 45 тонн.
Анализ компоновки модели (с двигателем Р-79М)
|
обновление 30. 05. 2008
--------
|
