Т-10 экспериментальный истребитель.

К работам по проектированию перспективного истребителя нового поколения для вооружения частей ВВС и истребительной авиации ПВО Советского Союза коллектив ОКБ Машиностроительного завода "Кулон", возглавлявшегося Павлом Осиповичем Сухим, приступил в 1969 году. В сотрудничестве с рядом научных организаций к середине 70-х годов была сформирована общая концепция машины. Она предусматривала создание высокоманевренного истребителя, обладающего большой дальностью полета, мощным вооружением и совершенным прицельно-навигационным оборудованием, позволяющими ему эффективно вести как дальний ракетный, так и ближний маневренный воздушный бой. По своим тактико-техническим характеристикам машина должна была быть на уровне высших мировых достижений и по ряду параметров превосходить аналогичный по назначению самолет F-15, на который американское руководство не без оснований возлагало большие надежды. В конструкции истребителя, получившего в ОКБ обозначение Т-10, предполагалось использовать ряд принципиально новых решений.

К началу 70-х годов существовал разработанный под руководством Павла Осиповича Сухого общий вид "готической" по форме в плане компоновки, выбор которой был обусловлен в значительной степени ее преимуществом по сопротивлению на сверхзвуковом режиме. Компоновка содержала ряд принципиально новых решений и элементов. Она была интегральной.

Два двигателя в отдельных гондолах предполагалось "подвесить" к нижней поверхности крыла с выдерживанием определенного расстояния между передней кромкой и входом в воздухозаборник. Было принято решение использовать заднюю центровку, предполагающую продольную статическую неустойчивость самолета, и эпектродистанционную систему управления. Впервые серийный российский самолет было принято оснастить автоматизированной электродистанционной системой управления. Перечисленные особенности остались достоянием самолетов семейства Су-27 после всех доводок и изменений и явились важными слагаемыми их успеха.

20 мая 1977 г. шеф-пилот ОКБ П.О. Сухого заслуженный летчик-испытатель Герой Советского Союза В.С. Ильюшин поднял в воздух опытный самолет Т-10-1. Эта машина и стала первой в семействе истребителей, известных теперь как Су-27. Самолет имеет развитый наплыв и крыло овальной формы в плане, из-за чего было сложно применить механизацию передней кромки. Заднюю кромку занимает стандартная механизация - элерон и закрылок, а на законцовках крыла размещены противо-флаттерные грузы. Аналогичные грузы установлены на горизонтальном и вертикальном оперениях. Кили размещены на верхних поверхностях мотогондол. Радиопрозрачный обтекатель РЛС на Т-10-1 несколько короче, чем на серийных машинах, а обслуживание аппаратуры осуществляется через люки на боковой поверхности носовой части фюзеляжа. Фонарь кабины пилота сдвигается назад по направляющим. Так как двигателей АЛ-31Ф с верхней коробкой агрегатов, на установку которых был рассчитан самолет, еще не было, на этой машине установили АЛ-21Ф-ЗАИ с нижней коробкой. В результате очертания мотогондолы приобрели характерный "брюхатый" вид. На третьем и четвертом опытных экземплярах стояли уже АЛ-31Ф, но также с нижней коробкой. Однако множество вопросов аэродинамического проектирования самолета имело проблемный характер.

К началу 1980 года в программе испытаний Су-27 принимали участие уже три опытных самолета (Т10-1, Т10-3 и Т10-4), вскоре к ним должны были присоединиться и первые предсерийные машины. Казалось, все шло по намеченным планам и через пару лет новый истребитель может поступить на вооружение. Однако против запуска в серию самолета в существующей компоновке категорически возражали ученые-аэродинамики из Сибирского научно-исследовательского института авиации и... главный конструктор Михаил Симонов. По мнению специалистов СибНИА, в котором с 1972 года проводился основной объем аэродинамических исследований по теме Су-27, при разработке истребителя был допущен ряд просчетов. Сочетание принятой формы крыла в плане и конфигурации наплывов вызывало ранний срыв потока: нестационарное обтекание крыла начиналось уже на углах атаки 8-10 град., что влекло за собой ухудшение несущих свойств планера, возникновение тряски и уменьшение поперечной устойчивости. Реализованная на Т-10 компоновка хвостового оперения на больших углах атаки не обеспечивала необходимой эффективности органов продольного управления, поперечной и путевой устойчивости. Проведенные в 1975-1976 годах продувки моделей Т-10 а аэродинамической трубе СибНИА показали, что без устранения этих дефектов создать истребитель с высокими характеристиками маневренности не удастся.

Назревала необходимость коренного пересмотра проекта Су-27. Ревизии предстояло подвергнуть такие основополагающие элементы компоновки самолета, как форма и площадь крыла, конфигурация наплывов, компоновка горизонтального и вертикального оперения. Убежденным сторонником такого подхода выступал Михаил Симонов, однако руководство Министерства авиационной промышленности имело иное мнение. В результате на испытания первые Су-27 вышли в исходном варианте компоновки. Полеты опытных Т10-1 и Т10-3 подтвердили сомнения сибирских аэродинамиков.

Испытания Т-10 выявили также факт несоответствия требованиям технического задания (ТЗ) некоторых других характеристик истребителя. В первую очередь это касалось дальности полета: разница между заданным и фактическим показателем превышала 20%. Генеральный конструктор докладывал в министерство, что основными причинами несоблюдения ряда пунктов ТЗ являются два обстоятельства. Во-первых, разработчики радиоэлектронного оборудования "не уложились" в массогабаритные характеристики, заданные им техническим заданием на соответствующие комплексы. Суммарное превышение массы оборудования составило несколько сотен килограммов, что, естественно, повлекло за собой общее перетяжеление самолета, ухудшение его маневренных характеристик и уменьшение дальности полета. Во-вторых, заданный в ТЗ на двигатель удельный расход топлива реализован разработчиками также не был. Позже, правда, с этим вопросом разобрались и выяснили, что требования, предъявленные к двигателю в части величин удельного расхода были слишком оптимистичными и выполнены в то время быть не могли.

Несмотря на серьезные недостатки Т-10, выявленные в ходе экспериментальных исследований и летных испытаний, Генеральный конструктор Евгений Иванов надеялся все-таки на возможность постепенной доводки истребителя принятой компоновки за счет незначительных доработок конструкции, увеличения запаса топлива и т.п. Михаил Симонов же упорно настаивал на радикальной переработке проекта, тем более, что руководимой им группой единомышленников при участии ученых СибНИА еще в 1976-1977 годах в инициативном порядке была создана, а в последующие два года испытана в аэродинамической трубе новая компоновка истребителя, лишенная недостатков существующей. К чести М.П. Симонова (в 1979 году он временно перешел на работу в Министерство авиационной промышленности, в ОКБ он вернулся в 1983 году уже в должности Генерального конструктора), ему удалось убедить руководство пойти на риск и предпринять меры по радикальному изменению конструкции уже вышедшего на испытания самолета. Как показало время, решение это было единственно верным, и в результате все-таки был создан истребитель, который и ныне, по прошествии почти двух десятилетий, считается одним из лучших в мире. Выпуском Су-27 в окончательном варианте компоновки МЗ им. П.О. Сухого подтвердил свою репутацию мирового лидера авиастроительной индустрии, сохранив верность многолетним традициям ОКБ не сдавать на вооружение посредственных самолетов.

Новый прототип

Уже в 1975 - 1976 гг. нам стало совершенно ясно, что первоначальная компоновка обладает существенными недостатками. В совместной работе с аэродинамиками ОКБ был предложен целый ряд изменений. Михаил Петрович Симонов в 1976 г. сформировал компоновку с совершенно новым аэродинамическим обликом. При этом не подлежали сомнению фундаментальные признаки, заложенные Павлом Осиповичем Сухим, - интегральность, задняя центровка, система дистанционного управления (СДУ), нижнее размещение двигательных гондол. В новой компоновке был введен исключительно важный элемент - адаптивное отклонение механизации передней и задней кромок. Это было логическим расширением функций СДУ, приближающим поляру самолета к так называемой огибающей поляре - наилучшей из всех возможных для данного самолета. С учетом других изменений в конструкции, силовой установке и бортовом комплексе получился совершенно новый, радикально улучшенный самолет.

Вариант истребителя с новой компоновкой получил в ОКБ шифр Т-10С. Полномасштабные работы по его проектированию развернулись в 1979 году. Предварительные исследования по поиску путей преодоления недостатков Т-10 первой редакции и обеспечения заданных в ТЗ характеристик, выполненные в ОКБ и СибНИА (здесь этими работами руководил кандидат технических наук Станислав Кашафутдинов) позволили сформулировать основные направления модификации исходной компоновки. По мере их проработки Т-10С в конструктивно-компоновочном плане все больше и больше отдалялся от Т-10. В итоге стало ясно, что конструкторам придется проектировать фактически новый самолет. По образному выражению Михаила Симонова от Т-10 на Т-10С сохранились только колеса основных опор шасси, да катапультное кресло летчика. Сомнению подвергнуты не были только общие принципы, заложенные в проект Су-27 еще П.О. Сухим, - интегральная компоновка несущего корпуса, статически неустойчивая схема с задней центровкой, электродистанционная система управления, размещение двигателей в изолированных гондолах с воздухозаборниками под несущим корпусом и т.п.

Т-10С получил новое крыло с прямолинейной передней кромкой и деформацией срединной поверхности (аэродинамической круткой), снабженное острым наплывом измененной конфигурации. Не оправдавшие себя оживальные законцовки крыла уступили место традиционным, с постоянным углом стреловидности по передней кромке, при этом на их торцах установили пусковые устройства ракет "воздух-воздух", что позволило, во-первых, отказаться от специальных противофлаттерных грузов, применявшихся на Т-10, а, во-вторых, увеличить количество подвешиваемых на истребитель ракет с 8 до 10. Площадь крыла возросла с 59.4 до 62 м², существенно изменилась его механизация. Элерон и поворотный закрылок уступили место единому органу управления - флаперону, а переднюю кромку занял отклоняемый носок (на Т-10 передняя кромка крыла не имела механизации), при этом был обеспечен режим автоматического адаптивного отклонения носка и флаперона, реализующий концепцию полета истребителя "по огибающей поляр". Применение крыла и наплывов новой формы позволило повысить несущие свойства планера при обеспечении необходимого пикирующего момента на положительных углах атаки, значительно расширить диапазон эксплуатационных углов атаки, при которых сохраняется удовлетворительная поперечная устойчивость и не возникает тряска самолета.

Для снижения аэродинамического сопротивления доработали головную часть фюзеляжа: были уменьшены поперечные сечения фюзеляжа перед кабиной летчика и в зоне кабины, уменьшен мидель фонаря, улучшен его задний сход, увеличено сечение головной части фюзеляжа в зоне первого топливного бака. Кроме того, ввели радиусы сопряжения фюзеляжа и гаргрота по всей его длине, уменьшили площадь поперечного сечения гаргрота в зоне миделя фюзеляжа, изменили компоновку центральной хвостовой балки, которую снабдили цилиндрической законцовкой, являющейся продолжением заднего топливного бака-отсека. Одновременно удалось увеличить общий запас горючего во внутренних баках истребителя до 9.4 т. Отделяемая часть фонаря кабины пилота стала открываться вверх - назад. Значительно "облагородить" обводы мотогондол и снизить их массу позволило решение применить на Т-10С модификацию ТРДДФ АЛ-31Ф с верхним расположением коробки самолетных агрегатов и агрегатов двигателя (на Т10-3 и Т10-4 устанавливались двигатели АЛ-31Ф с нижними коробками агрегатов). При сохранении общей компоновки воздухозаборников на новом истребителе была введена система защиты двигателей от попадания посторонних предметов на рулении, разбеге и пробеге с помощью выпускаемых в воздушные каналы предохранительных сеток, одновременно на нижней поверхности воздухозаборников оборудовали створки дополнительной подпитки.

Для обеспечения необходимой эффективности органов путевой и поперечной устойчивости, продольного, поперечного и путевого управления на больших углах атаки существенным доработкам подверглась компоновка хвостового оперения. Двухкилевое вертикальное оперение разнесли широко в стороны и разместили на силовых балках по обеим сторонам мотогондол, при этом для килей было найдено оптимальное место в вихревой системе, генерируемой наплывами и консолями крыла. В результате значительно улучшилась путевая устойчивость и управляемость самолета при полете с большими углами атаки и скольжения. Одновременно Т-10С оснастили дополнительными подбалочными гребнями (фальшкилями), повышающими путевую устойчивость и улучшающими противоштопорные характеристики. Тормозные щитки - створки основных опор шасси, устанавливавшиеся на истребителях исходной компоновки и не прошедшие испытаний из-за тряски горизонтального оперения при их выпуске, уступили место безмоментному тормозному щитку большой площади, размещенному на верхней поверхности фюзеляжа за кабиной летчика.

Изменилось шасси: основные опоры снабдили "косой" осью вращения, благодаря чему стало возможным производить уборку стоек в центроплан и отказаться от дополнительного элемента опоры - ломающегося подкоса. При этом удалось снизить площадь поперечного сечения несущего корпуса в зоне ниш уборки шасси. Переднюю опору усилили и сместили назад, обеспечив отличные характеристики маневренности самолета на земле и уменьшив вероятность попадания посторонних предметов в воздухозаборники двигателей при рулении, взлете и посадке. В целом реализация мероприятий по модификации компоновки истребителя позволила уменьшить мидель несущего корпуса на 15%, благодаря чему аэродинамическое сопротивление самолета при полете с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями снизилось на 18-20%. В сочетании с повышением несущих свойств планера и обеспечением хороших характеристик поперечной и путевой устойчивости и управляемости во всех трех каналах на всех режимах полета это позволило реализовать отличные характеристики маневренности истребителя, особенно на больших углах атаки, а также получить заданные характеристики дальности полета.