По баллистической траектории: Самолеты, которые никогда не летали

С легкой руки журналистов самолет ОКБ Сухого с обратной стреловидностью крыла записали в прототип российского истребителя пятого поколения. А ведь это был совсем другой, уникальный проект российского палубного истребителя.

К 1970-м годам СССР одним из последних в мире пришел к выводу, что невозможно считать себя морской державой, не имея авианосцев. Советские большие противолодочные корабли с небольшим количеством самолетов вертикального взлета и посадки не в счет. Поэтому в 1977 году в СССР развернулись работы по проектированию тяжелых авианесущих крейсеров (по сути являющихся настоящими авианосцами) проектов 1143.5, 1143.6 и 1143.7. Масштаб и стоимость работ по созданию полноценного авианосца и палубной авиации для него специалисты сравнивают разве что с проектами первой атомной бомбы или запуском человека в космос. Поэтому неудивительно, что первые корабли были «сырыми».

В частности, было понятно, что на момент схода со стапелей первого советского авианосца проекта 1143 «Адмирал Кузнецов» отечественные палубные катапульты для самолетов не будут готовы. В лучшем случае они успевали к спуску первого советского атомного авианосца «Ульяновск» — на нем планировалось установить четыре паровых катапульты. Да и вообще, работа катапульт в наших северных широтах с постоянным намерзанием пара вызывала большие сомнения. Поэтому на первых советских авианосцах — «Адмирал Кузнецов» и «Варяг» — решили применить оригинальную идею — взлет самолета со специального трамплина-рампы. Говорят, как-то на международной оружейной выставке заместителя генерального конструктора КБ Сухого Олега Самойловича спросили, а какова, собственно, кривизна поверхности рампы. «Это самый главный секрет советского авианосца», — последовал ответ. Удалось лишь выпытать, что это кривая третьего порядка. Когда самолет сходит с рампы, он находится в идеальном угле атаки при скорости 180−200 км/ч (для Су-27). Рампа оказалась настолько удачной, что с нее взлетели и другие ранее сугубо «сухопутные» самолеты: МиГ-29К и штурмовик Су-25. Теоретически, с рампы-трамплина может взлететь самолет любой взлетной массы.

Останется только один

Выбор советского основного палубного самолета — почти детективная история. Чтобы разобраться в ней, нужно определиться, что такое основной палубный самолет. Для этого надо ответить, а что такое советский авианосец и какие задачи он решает. В США авианосец — прежде всего ударный корабль, где истребители играют второстепенную роль противовоздушного прикрытия. Основа же группировки — два крыла ударных штурмовиков и ударных самолетов.

В СССР авианосцу отвели роль гигантского корабля ПВО с основной задачей защиты корабельных соединений от атак с воздуха. Прежде всего — района развертывания подводных ракетоносцев в Северном Ледовитом океане. Почему — не спрашивайте нас. Хотя, будем справедливы, начались работы и над палубной модификацией нашего основного штурмовика Су-25. Велись также разработки недостающих элементов палубной авиации: спасательных вертолетов и самолетов дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО) Як-44Э, идеологически повторяющих американские Е-2С «Хокай». Но главная интрига была в том, какой из двух самолетов — Су-27 или МиГ-29 — займет основное место на авианосце. Американский авианосец имеет водоизмещение около 90 000 т и может нести порядка 100 летательных аппаратов. В первоначальном виде советский проект предусматривал стандартное водоизмещение 55 000 т (оно определялось размером самого большого стапеля Черноморского судостроительного завода в Николаеве) и 52 летательных аппарата на борту (18 Су-27, 18 МиГ-29 и 16 вертолетов Ка-27, в том числе три вертолета радиолокационного дозора и два поисково-спасательных). МиГ-29К должен был оборонять наши корабли от воздушного нападения в ближней зоне и уничтожать вражеские надводные корабли, а Су-27К — обеспечивать противовоздушную оборону на дальних рубежах. Но позднее было принято решение сократить количество типов самолетов на палубе — в итоге истребитель должен был остаться один.

По логике вещей, победить должен был многоцелевой МиГ-29, поскольку он компактнее, что очень важно для палубного самолета. Для того чтобы победить конкурента, у Су-27 сделали складывающиеся крылья. МиГ ответил тем же, сохранив лидерство по компактности. «Сухие», стараясь уменьшить размеры, постоянно сдвигали ось складывания крыла к фюзеляжу, пока не стали цеплять концами сложенных крыльев потолок ангарной палубы. Рассматривались варианты и с вовсе экзотическими схемами с двумя осями складывания. Предлагалось даже оставить нескладываемое крыло с раскладыванием в горизонтальное положение килей, что позволяло складировать самолеты друг над другом на стеллажах в виде гигантского сэндвича! Но в итоге сложили крыло, причем настолько сильно, что вслед за ним пришлось складывать и выпирающее горизонтальное оперение! Во время испытаний на палубу «Адмирала Кузнецова» сели и Су-27, и МиГ-29, и даже Су-25. Тем не менее победил Су-27, в первую очередь благодаря сильным пробивным качествам генерального конструктора «Сухого» Михаила Симонова. Просто заметим, что индусы выбрали для своего авианосца МиГ-29.

Самолет

Разработка палубного самолета не сводится к простой установке механизма складывания крыла и тормозного крюка. По сути, всю машину перепроектируют заново. В первую очередь это объясняется упрочнением самолета из-за роста посадочных нагрузок. Обычный самолет заходит на посадку (уровень глиссады) под углом 30 с последующим выравниванием почти до 00, палубный — под углом 40 без выравнивания, что означает в 2−3 раза бОльшую вертикальную скорость снижения. У специалистов есть более точный термин — ударная посадка. Чтобы после нее самолет не развалился на части, требуется усилить весь его каркас, а также сделать другие шасси — даже на фотографиях видно, что они визуально больше стандартных. Носовая стойка палубного Су-27К двухколесная вместо стандартной одноколесной. Нужно усилить мотогондолы. Список можно продолжать до бесконечности. Закономерный итог — увеличение взлетного веса. Чтобы хоть как-то сохранить взлетные характеристики, пришлось поставить горизонтальное переднее оперение — впервые на серийной советской машине; усилить механизацию крыла — вместо флапперона установить двухсекционный однощелевой (с увеличенным до 450 углом отклонения) закрылок и зависающий элерон. В итоге даже потяжелевшая машина сходила с рампы при скорости 147−149 км/ч без просадки.

Несмотря на то что баки располагались даже в поворотных частях крыла, горючего для длительного патрулирования не хватало — на Су-27К, впервые в семействе Су-27, штанга дозаправки в воздухе стала штатным оборудованием. В итоге, по мнению авиаконструкторов, «самолет получился шикарным».

Корабельный модифицированный

Практически все лавры, а соответственно, и заказы на самолеты четвертого поколения уходили «Сухим». Поэтому неофициально считалось, что разработку истребителя пятого поколения — проект И-90 (истребитель 1990-х) — следует без конкурса отдать МиГу, чтобы хоть как-то сохранить паритет среди авиапроизводителей. Симонов же придумал асимметричный ответ — он договорился с корабелами на заказ палубного истребителя пятого поколения!

Первые советские самолеты для авианосцев делались, как и сами авианосцы, в авральном порядке и представляли по своей сути морскую адаптацию обычных «наземных» истребителей и штурмовиков. Между тем авианосец — гораздо более долгоживущий тип вооружения, чем самолеты. Его ресурс (30−50 лет) определяется прежде всего моральным старением, а жизненный цикл самолета — 25−30 лет. Поэтому, как правило, за свою жизнь авианосцы успевают пережить смену 2−3 поколений самолетов, которые во всем мире проектируются специально под авианосцы. Было понятно, что советским авианосцам, которые планировалось строить серийно, лет через 15−20 потребуется замена палубных Су-27К, и у Симонова такой самолет как раз будет! Этот истребитель должен был совершить первый полет в 1995 году, а к настоящему времени вовсю поступать на вооружение многочисленных советских авианосцев.

Чтобы особо не афишировать данный амбициозный проект, самолет получил обозначение Су-27КМ (корабельный модифицированный), хотя общим с Су-27 у него был лишь один элемент — фонарь кабины пилота.

Морская авиация

Поскольку серьезно увеличивать размеры авианосцев не планировалось, к самолету были предъявлены универсальные требования: он должен был выполнять функции как перехватчика, так и ударного самолета, то есть быть многоцелевым. Это означало неизменное увеличение массы — аппарат получался тяжелым, с максимальным взлетным весом под 40 т. Вдобавок не было уверенности, что на момент его появления будут решены проблемы с отечественными катапультами, а значит, взлетать ему придется с рампы. В воздушном бою он должен был превосходить основного морского конкурента — американский F-14D SuperTomcat. Самолет изначально создавался с учетом технологии «Стелс», поэтому вся боевая нагрузка размещалась внутри фюзеляжа, а кили были «завалены» внутрь.

Самолет сразу создавался как корабельная машина (заметим, впервые в СССР), поэтому на нем было много чисто морских примочек. Например, отделяемая кабина. Статистика боевых действий корабельной авиации показывала, что летчик погибал в первые сутки нахождения в воде, поэтому проблему спасения простое катапультное кресло не решало. Отделяемая герметичная кабина Су-27КМ спасала пилота даже при отделении на глубине 10 м и могла поддерживать жизнедеятельность летчика около трех суток. Для большей переносимости перегрузок при маневрировании спинка кресла пилота была наклонена назад на 300, против 170 у обычных самолетов. Управляться же самолет должен был джойстиком, установленным справа. Предусматривалось поворотное в вертикальной плоскости плоское сопло.

В общем, самолет получался завидным. Оставалась, правда, одна почти нерешаемая проблема — как поднять все это в воздух без катапульты?

Коленками назад

Был придуман нигде ранее не применявшийся способ — баллистический взлет. Смысл его в том, что самолет сходит с рампы и летит, подобно брошенному камню, по баллистической траектории. Правда, в отличие от камня, с работающими на форсаже двигателями. Достигнув пика траектории, самолет начинает «просаживаться» вниз, причем просадка может достигать 15 м от верхней точки траектории, но за счет возрастающей скорости и очень большого угла атаки крыло «подхватывает» машину, и в нисходящей ветви траектории, примерно на уровне среза рампы, баллистическая траектория переходит в нормальный полет с набором высоты. Проблема состояла в том, что при таком старте при сходе с рампы крыло выходило на большие углы атаки, происходил срыв потока, и самолет просто падал в воду. Выход был один — крыло обратной стреловидности, которое позволяло выходить на большие углы атаки без угрозы сваливания. У «Сухого» уже имелся опыт проектирования легкого (до 20 т) однодвигательного истребителя с таким крылом — проект С-22. Этот проект довели до стадии рабочего проектирования, был выпущен комплект рабочей документации, который затем весь ушел в корзину. Считалось, что на этом проекте Симонов до совершенства «откатал» технологию крыла обратной стреловидности.

У крыла такой конфигурации появился и дополнительный плюс. В идеале при складывании крыла оно должно «ломаться» по технологическому стыку. Однако у Су-27КМ крыло складывалось не перпендикулярно фюзеляжу, как у всех палубных самолетов традиционной схемы, а вперед, как уши у собаки-овчарки, что возможно только при наличии крыла обратной стреловидности.

Ложка дегтя

В общем, самолет получался идеальным. Существовало лишь одно «но». Дело в том, что выдерживать колоссальные нагрузки на изгиб, испытываемые крылом обратной стреловидности, способно только крыло, выполненное по композитной технологии с использованием углепластиков, где со скручиванием боролись путем направленной намотки углеволокна. Главный недостаток этого материала — его неремонтопригодность. Разрыв карбоновых волокон невозможно ликвидировать, и он ведет к принципиальным изменениям свойств материала. Поэтому поврежденные углепластиковые компоненты всегда приходится менять целиком, как, например, в гоночных болидах «Формулы-1». Пулевые и осколочные пробоины на боевых самолетах, как правило, оперативно заделывают на земле. МиГ-25, изготовленный из стали, позволяет заваривать повреждения даже обычной электросваркой. Теоретически, поврежденное углепластиковое крыло Су-27КМ можно было бы поменять целиком. Только вот до аэродрома такой самолет вряд ли дотянет — при колоссальных нагрузках потерявшее прочность крыло от первого же снаряда мгновенно разрушится в воздухе. Удалось ли инженерам ОКБ Сухого решить эту проблему, «Популярной механике» неизвестно.

В мае 1989 года разработка Су-27КМ была прекращена решением Военно-промышленной комиссии. ОКБ Сухого продолжило работы за свой счет и в начале 1990-х годов совместно с Иркутским авиационным заводом построило всего одну летающую экспериментальную машину, получившую индекс C-37 и прозванную в прессе «Беркутом». Она лишь отдаленно напоминала исходный Су-27КМ и была ошибочно причислена к пресловутым самолетам пятого поколения.

А была ли советская паровая катапульта?

Необходимость создать тренировочную базу для палубной авиации назревала с кристаллизацией авианосцев. Значительным импульсом стал визит делегации ВМФ СССР в США в 1975 году. Во время этой поездки советские военные посмотрели учебный центр Лейкхерст и авианосец «Лексингтон». В 1977 году началось строительство отечественного наземного испытательного и учебно-тренировочного комплекса корабельной авиации «НИТКА». Считается, что проектировщики взлетно-посадочного оборудования техническими сведениями по аналогичному американскому полигону не располагали. Этот комплекс, расположенный недалеко от города Саки в Крыму, по сути был подземным трехпалубным авианосцем, встроенным в аэродром. На «наземной палубе» длиной 290 м установили два трамплина с углами схода 8 и 140, командно-диспетчерский пункт и радиомаяки, а также паровую катапульту длиной 90 м, с диаметром цилиндров 500 мм и аэрофинишер, соединенные с мощными паросиловыми и гидравлическими установками. Огромный паровой котел генерировал пар под давлением 64 атм. и температуре 4700С, который подавался по трубопроводам, обеспечивая плавный разгон самолета. После разгона пар конденсировался и возвращался в систему. Масса только основных конструкций комплекса превышала вес большого современного нефтетанкера водоизмещением 50 000 т. Кстати, палуба «земляного авианосца» могла раскачиваться, имитируя волнение моря. В 1982 году успешно прошли испытания разгонного устройства (катапульты), аэрофинишеров и аварийного барьера. Ура! Наконец-то в СССР появилась своя современная катапульта! Этот комплекс можно смело назвать выдающимся техническим достижением своего времени. Однако недостаточное финансирование привело к тому, что все работы по катапультам и катапультным версиям самолетов СУ-27 и СУ-25 пришлось свернуть. Вторую катапульту ввести в строй не удалось. Сотрудники комплекса спасали единственную действующую катапульту на свой страх и риск, мотивируя свои действия тем, что она нужна для испытаний аэрофинишеров. Казалось, еще немного, и все изменится к лучшему. Но произошел развал СССР, «НИТКА» оказалась на территории независимой Украины, потом начался экономический кризис, и развитие военного флота прекратилось.