Авиация и космонавтика 2013 01
Шрифт:
Интегральная компоновка, получившая обозначение T1Q/1, разрабатывалась в бригаде № 100-1, возглавляемой В.А. Николаенко. Валерий Александрович Николаенко работал в проектном подразделении с момента прихода в ОКБ после окончания МАИ. Он сразу попал в проектную группу О.С. Самойловича. К 1970 году в его активе уже были работы по проектированию Т-6, где он выступал в качестве ведущего конструктора, а с 1971 года он сменил О.С. Самойловича в должности начальника бригады 100-1.
Традиционная компоновка под обозначением Т10/2 прорабатывалась в бригаде № 100-2, возглавляемой А.М. Поляковым. Александр Михайлович Поляков был опытным конструктором, работу он начинал в 30-е годы еще в КБ Поликарпова, после чего работал у В.Н. Челомея, а к П О. Сухому перешел «по наследству» в составе конструкторской группы завода № 51. Начиная с 1953 года, он работал в бригаде проектов ОКБ Сухого, и принимал непосредственное участие в создании всех «суховских» самолетов предыдущего поколения, таких, как Су-7, Су-9/11 и Су-15. Полученный таким образом опыт, воплотился в тех компоновочных
Ведущим конструктором по варианту Т10/1 являлся В.И. Антонов, а по Т10/2 – А.И. Андрианов.
Т10/2 был выполнен по традиционной схеме, с обособленным фюзеляжем; по общей компоновке он был идентичен МиГ-25 и F-15. Первый вариант чертежа общего вида, выпущенный в марте – апреле 1971-го, предусматривал разработку самолета длиной 19,1 м, с шириной фюзеляжа 2,7 м, размахом крыла 12,24 м, с площадью крыла 52,6/65,08 м^2 (базовое крыло/ несущий корпус) и с нормальной взлетной массой порядка 22,5 тонн. Интересно отметить, что в дальнейшем, за короткое время, с марта по май 1971 года ТЮ/2, аналогично Т10/1, также претерпел существенные видоизменения, связанные с уменьшением размерности. 28 мая 1971 года Генеральный конструктор П.О. Сухой с формулировкой: «Для разработки аванпроекта» утвердил новый чертеж общего вида самолета Т10/2.
Этот документ предполагал следующие данные: длина Т10/2 – 17,4 м, ширина фюзеляжа – 2,4 м, размах крыла – 11,62 м, площадь крыла – 47,4/55,6 м^2 нормальная взлетная масса 18 т. Носовая часть фюзеляжа Т10/2 имела круглое сечение, далее шли боковые воздухозаборники прямоугольной формы с верхним расположением клина торможения. Двигатели размещались в хвостовой части фюзеляжа по «пакетной» схеме. По рекомендациям 2-го отдела, на Т10-2 применили крыло оживальной формы, идентичное по схеме крылу Т10/1. Вертикальное оперение – два киля, разнесенных по бокам фюзеляжа и установленных с развалом во внешнюю сторону, и подфюзеляжные гребни; а горизонтальное – традиционные цельноповоротные стабилизаторы.
При уменьшении размерности, были изменены все основные компоновочные параметры. В качестве силовой установки первоначально рассматривались 2 ТРДДФ типа Р59Ф-300 с форсажной тягой около 13000 кг, а в окончательном варианте компоновался «условный» габарит двигателя с нижней коробкой агрегатов, с форсажной тягой 10400 кг; съем двигателей осуществлялся опусканием вниз. Пушка размещалась в нижней части СЧФ, съем орудия для обслуживания осуществлялся вниз. Крыло Т10/2 по основным компоновочным параметрам было сходно с крылом Т10/1, но механизация, кроме трехсекционного закрылка и набора кренеров, включала двухсекционный отклоняемый носок, расположенный на прямолинейной части образующей передней кромки крыла. Перестык консолей крыла с фюзеляжем осуществлялся при помощи силовой балки центроплана, расположенной в фюзеляже сверху, над каналами воздухозаборника. Топливо размещалось в 4-х фюзеляжных топливных баках и в корневой части консолей. Суммарный запас топлива во внутренних топливных баках уменьшился с 7200 кг до 5000 кг (плотность топлива 0,82 кг/л). Вооружение размещалось на 8 точках подвески: три под каждой консолью крыла, и еще две – под воздухозаборниками.
А.М. Поляков, начальник бригады отдела проектов (1970-74)
А.И. Анарианов, ведущий конструктор, начальник бригады отдела проектов \(1974-91)
Конечно, у разработчиков Т10/2 изначально было меньше времени на углубленную проработку компоновки, но этот недостаток компенсировался тем, что в целом, схема Т10/2 носила характер традиционных, проверенных практикой решений. По сравнению с Т10/1, здесь гораздо проще решались многие компоновочные вопросы. К примеру, основные опоры шасси без труда убирались в ниши фюзеляжа. В ходе дальнейших работ А.И. Андрианов и А.М. Поляков попытались восполнить разрыв в соревновании с Т10/1 за счет улучшения аэродинамики. Основным направлением работ на Т10/2 стало снижение миделя самолета. Для этого на новом варианте компоновки Т10/2, выпущенном летом 1971 г., было применено нестандартное решение: каждый из двигателей был развернут в поперечной плоскости вокруг продольной оси коробкой агрегатов наружу, с тем, чтобы обеспечить возможность организации по оси самолета «выемки», уменьшающей общую площадь поперечного сечения. Кроме этого, была переработана схема уборки основных опор шасси: вместо продольных тележек применили схему с размещением на каждой стойке по 3 колеса типоразмера 660x160 мм, убиравшихся в ниши, размещавшиеся под каналами воздухозаборников. Пушка «переехала» из нижней части фюзеляжа в обтекатель под правым воздухозаборником.
В последующий период на обеих компоновках шли сходные процессы уточнения компоновочных решений. К примеру, на крыле быстро исчезли кренеры, и на обоих вариантах перешли к управлению в поперечном канале при помощи элеронов, а в носовой части самолета, исходя из требований ТТЗ, появилась установка оптико-телевизионных визиров обзора ППС.
Объявление конкурса проектов по ПФИ стало серьезным толчком для активизации работ. Теперь, в рамках подготовки материалов для аванпроекта, соответствующие исследования были развернуты во всех основных конструкторских подразделениях. При проработке в отделах КБ, приоритет отдавался варианту Т10/1, как менее изученному с конструктивной точки зрения. Важную роль в этом вопросе сыграл тот энтузиазм, с которым О.С. Самойлович занимался популяризацией идей интегральной компоновки в ОКБ. Вариант Т10/2 был более понятен, он не таил особых сюрпризов, т.к. в разработке в ОКБ уже имелись самолеты сходной компоновочной схемы (Су-15, Су-24).
С точки зрения конструкторов каркасных отделов, серьезных проблем на Т10/1 не предвиделось, т.к. интегральный вариант обеспечивал приемлемую конструктивно-силовую схему и большие строительные высоты в районе центроплана, и, следовательно, можно было без особых проблем обеспечить прочность конструкции. Сложность заключалась, пожалуй, только в том, что из- за особенностей компоновки, большинство коммуникаций в средней части фюзеляжа приходилось вести сквозь топливные баки. В конструктивно-технологическом плане, для варианта Т10/1, исходя из особенностей его обводообразующих поверхностей, можно было смело спрогнозировать существенное снижение в конструкции самолета объема фрезерованных панелей в пользу клепаных соединений.
Применение в конструкции планера тех или иных материалов полностью определялось заданным по ТТЗ уровнем максимальной скорости. Причиной являлся тепловой нагрев при полете на больших числах М и связанные с этим ограничения по возможности использования основного конструкционного материала – алюминия. По ТТЗ максимальная скорость ПФИ на высоте должна быть 2500-2700 км/ч (М=2,35-2,5). Из расчетов было известно, что при длительном полете самолета на скорости, соответствующей М=2,35 на высоте более 11 км, обшивка планера нагревается до 140-150°С, температура остекления фонаря достигает 143°С, а обшивка каналов воздухозаборников – 175°С. Известно также, что предел тепловой прочности алюминиевых сплавов, в среднем, составляет 180-190°С. В хвостовой части фюзеляжа, в т.н. «горячей зоне», температура еще выше: наружные поверхности двигателя в районе форсажной камеры нагреваются до 550°С, а в районе створок сопла – до 1100°С, что однозначно влекло за собой необходимость применения в конструкции двигательного отсека титановых сплавов (или стали) и установку экранов на стенки топливных баков, находящихся в этой зоне.
Общий вид с элементами компоновки Т10/2 для разработки аванпроекта, май 1971 года (2~я редакция)
Таким образом, можно было констатировать, что если требования военных ограничивались бы достижением М=2,35, основным конструкционным материалом для планера вполне можно было оставить алюминиевые сплавы, с ограниченным применением титана в хвостовой части фюзеляжа, а если бы в ТТЗ было установлено Мтах=2,5, как того требовали специалисты ПВО, ОКБ пришлось бы делать уже совершенно другой – титановый (или стальной) самолет. В результате, позиция ОКБ формулировалась следующим образом: планер, силовая установка и бортовые системы должны проектироваться из условия обеспечения длительной максимальной скорости, соответствующей М=2. В то же время, самолет и его системы должны обеспечивать разгон до М=2,35 с пониженным КПД силовой установки и при небольшой термической перегрузке систем. Дальнейшее увеличение скорости полета не дает заметного улучшения тактических характеристик истребителя, но существенно увеличивает его стоимость.
Со стороны отделов ОКБ, ответственных за разработку систем и оборудования самолета, подход к формированию облика Су-27 на этом этапе работ был довольно формальным и, скорее, чисто эволюционным, т.е. он осуществлялся от уровня техники и технологии, достигнутого на предыдущем поколении самолетов, в данном случае – на самолетах Т-6 (Су-24) и Т-4.
Сразу после официального начала работ по новому истребителю, Генеральный конструктор дал указание на изготовление продувочных моделей Т-10. В рамках обоснования выбора схемы, для испытаний в малых АДТ ЦАГИ Т-112 (Т- 113, Т-114) изготавливались две модели: 13Т10-1, соответствовавшая интегральной компоновке, и 13Т10-2 обычной (традиционной) схемы. ТЗ на изготовление 13Т10-1 было выдано в модельный цех в марте 1971 г. Согласно стандартной процедуре, для проектирования модели требовался выпуск геометрических схем агрегатов самолета, что было достаточно длительной и трудоемкой операцией. В данном случае для ускорения изготовления моделей процедуру решили упростить: в дополнение к чертежу общего вида, в отделе проектов был достаточно оперативно выпущен плаз основных проекций и поперечных сечений самолета, эту скрупулезную и ювелирно точную работу выполнила С.Н. Трофимова. Чертежи сразу же запустили в обработку в модельном производстве. 26 апреля О.С. Самойлович согласовал общий вид модели, а уже к началу июня 13Т10-1 была закончена производством. Перед отправкой модели в ЦАГИ, П.О. Сухой лично пришел в цех посмотреть на нее, и, судя по всему, остался доволен качеством и сроками изготовления. 9 июня 1971 года модель 13Т10-1 была отправлена в ЦАГИ вместе с комплектом чертежей. По габаритам эта модель (М1:35) соответствовала первоначальному, «необжатому» варианту компоновки Т10-1, поскольку новый, уменьшенный вариант схемы был утвержден Генеральным конструктором менее месяца назад.