Авиация и космонавтика 2013 01
Шрифт:
Другим важным решением, которое оказало существенное влияние на компоновку истребителя, стало предложение О.С. Самойловича об использовании «синусоидального» крыла: «В начале 1960 г. в английском журнале "Aircraft Engineering" были приведены результаты продувок такого крыла в аэродинамических трубах, причем с визуализацией его обтекания, которые показали, что на синусоидальном крыле с острой кромкой возникает присоединенный вихрь, практически не отрывающийся до самых концевых сечений».
В результате последующих изысканий, к началу 1970 года В.И. Антонов выполнил большой объем проработок отдельных фрагментов аэродинамической и конструктивно-компоновочной схем истребителя. Были сделаны и первые попытки объединения этих фрагментов в единую компоновку. В январе 1970 года состоялся прорыв:
В.И. Антонов уточняет: «В один из январских дней, в конце рабочей недели Олег Сергеевич предложил мне, В.А. Николаенко и Л.И. Бондаренко вместе поработать в выходные дни и посмотреть, что у нас получится с формированием компоновки истребителя. Валерий Александрович Николаенко в то время руководил в бригаде проектов работами по Т-6, а Леонид Иванович Бондаренко – по «сотке». Наработанного мной материала оказалось достаточно, чтобы отобрать наиболее интересные технические решения и сформировать из них компоновочную схему нового истребителя. Решения, принятые в те январские дни, легли в основу первой интегральной компоновочной схемы истребителя, которая официально была выпущена в феврале 1970 года».
В плановой проекции несущая поверхность самолета формировалась из комбинации базового «синусоидального» крыла с корневым наплывом и кормового наплыва. В объеме, каждое из продольных сечений этой комбинации представляло собой набор однотипных аэродинамических профилей с переменной по размаху относительной толщиной. На получившуюся «базовую» поверхность впереди надстраивалась головная часть фюзеляжа круглого сечения с выступающим фонарем кабины пилота, а сзади – мотогондолы с оперением. Для обеспечения безотрывного обтекания получившейся конструкции, все переходные зоны в местах стыков между несущими элементами выполнялись с плавными переходами. Таким образом крыло самолета объединялось («интегрировалось») с фюзеляжем в единый несущий корпус. Мотогондолы, как и на Т-4МС, располагались в хвостовой части, под несущим фюзеляжем, подвод воздуха к ним осуществлялся через воздухозаборники, подвешенные под центропланом. Оперение включало два киля и цельноповоротные стабилизаторы, устанавливаемые на мотогондолах.
Получившаяся в итоге компоновка, имела ряд существенных преимуществ перед традиционными, хорошо изученными и отработанными на фирме вариантами конструкции, как в конструктивном плане, так и в плане аэродинамики:
– при прочих равных условиях, применение интегральной компоновки, обеспечивало более рациональное использование внутренних объемов для размещения топлива и оборудования, т.е. большую весовую отдачу;
– применение наплыва в передней части крыла обеспечило существенную относительную толщину корневых сечений крыла, а, значит, и большие строительные высоты, что было немаловажно для обеспечения прочности конструкции;
– воздухозаборники, выделенные в отдельный, не связанный с фюзеляжем элемент конструкции, не включались в силовую схему фюзеляжа;
– выбранный вариант компоновки должен был обеспечить прирост подъемной силы за счет увеличения вклада фюзеляжа, и оптимальное, близкое к эллиптическому, распределение подъемной силы по размаху крыла, а также более благоприятный характер протекания графика площадей поперечных сечений, что в перспективе, обещало снижение волнового сопротивления;
– размещение воздухозаборников под панелью центроплана обеспечивало стабильность потока и равномерность поля течений на входе в двигатель, в т.ч. и на больших углах
Общий вид первого варианта Т-10 (1-я редакция), 1970 год
Итак, основные компоновочные решения включали: интегральное сочетание крыла с фюзеляжем, применение в корневой части крыла наплыва сложной формы, размещение двигателей в двух изолированных мотогондолах под несущим фюзеляжем, разнесенное двухкилевое вертикальное оперение, располагавшееся для оптимизации графика поперечных площадей по длине несущего корпуса в промежутке между крылом и горизонтальным оперением. Достоин удивления тот факт, что применение столь большого числа новшеств удалось удачно совместить в конструкции самолета практически с первого раза.
Но существовали и сложности. Так, по воспоминаниям В.И. Антонова: «…запомнились наши объединенные усилия, направленные на уменьшение площади миделевого сечения самолета, величина которого, как известно, существенно влияет на аэродинамическое сопротивление в транс- и сверхзвуковом диапазонах скоростей полета. В качестве ориентира мы использовали величину миделя Т-6 – предыдущего самолета нашей разработки и сравнимой размерности. Но на данном этапе все наши старания хотя бы приблизиться к заветной цифре успеха не имели».
Самые большие сложности на этом этапе возникли с размещением основных опор шасси. Два очевидных варианта схемы лежали, что называется, «на поверхности». Это компоновка основных опор в ниши, расположенные в гондолах двигателей под воздушными каналами, и схема уборки опор в нишу в корневой части несущего корпуса, между гондолами. Но даже «черновая» проработка обоих вариантов показала, что их реализация связана с существенными издержками. Выбор первого приводил к существенному увеличению площадей поперечных сечений гондол в зоне миделя самолета и серьезно ухудшал местную аэродинамику средней части самих гондол. Второй вариант в меньшей степени влиял на величину миделя, но самолет с такими основными опорами имел значительно меньшую колею шасси, что существенно ограничивало параметры его движения по земле. Кроме того, кинематическая схема такой опоры была более сложной, сами опоры имели большую длину и, следовательно, большую массу, а в убранном положении, они «разрезали» ряд силовых шпангоутов фюзеляжа в наиболее нагруженной его зоне – в районе центроплана.
Вопрос с размещением основных опор постепенно превратился в самую серьезную проблему общей компоновки самолета, тем более, что все проектировщики в ОКБ хорошо помнили выражение Павла Осиповича: «нет шасси – нет самолета». Следовало обратиться за помощью к специалистам 18-го отдела, но в это время они были сильно загружены работами по основной тематике КБ и не имели возможности серьезно заниматься поисковыми исследованиями. Поэтому при очередном обсуждении компоновки, Олег Сергеевич предложил следующий способ привлечения «шассистов» к работе: выпустить компоновочную схему самолета в таком варианте, который будет заранее наиболее неприемлем для них. Поступая таким «иезуитским» способом, Олег Сергеевич надеялся, что «на волне» недовольства принятым решением, специалисты отдела шасси не смогут остаться в стороне и так или иначе будут просто вынуждены принять участие в совместной работе по поиску наиболее приемлемого технического решения.
Было понятно, что из двух рассматривавшихся схем шасси, для отдела 18 худшим является вариант с уборкой основных опор в фюзеляж. С другой стороны, проектировщиков именно этот вариант устраивал в наибольшей степени, т.к. он обеспечивал наименьшие изменения внешних обводов самолета. В результате, для проработки утвердили именно эту схему. В обиходе, она получила название «квазивелосипедной», т.к. на ней было реализовано стандартное распределение нагрузок между передней и основными опорами при довольно узкой, почти как в велосипедной схеме колее. Последнее обстоятельство даже вынудило разработчиков предусмотреть установку на самолете дополнительных поддерживающих опор, убирающихся в специальные обтекатели на крыле.