Авиация и космонавтика 2013 03

Журнал Авиация и космонавтика

Для улучшения несущих свойств крыла в компоновке Т10/3 по сравнению с Т10/1 было решено несколько увеличить его удлинение, причем рассматривались 2 варианта базового крыла:

первый — с крылом площадью 48 м^2, и с удлинением 3,38,

второй — с крылом увеличенного размаха, с площадью 49,9 м^2 и с удлинением 3,94.

Позднее, по заданию аэродинамиков, был разработан третий вариант, аналогичный по плановой проекции крылу второй редакции, но с увеличенным углом отгиба носка. В остальном, на этом этапе работ, компоновка Т10/3 почти ничем не отличалась от ранее исследовавшегося варианта Т10/1.

В целом, следует признать, что компоновка Т10/3 носила тематический характер и имела целью более полно исследовать особенности интегрального варианта аэродинамической схемы самолета в трубных испытаниях. На это указывает, например, тот факт, что с компоновочной точки зрения 1-я редакция модели Т10/3 была настолько «обжата» по миделю, что в ней просто не было места для размещения основных опор шасси.

Разработка проектной документации по Т10/3 была завершена в бригаде 100-1 в конце 1971 года, чертеж общего вида О.С. Самойлович подписал 24 декабря. С ведома П.О. Сухого часть материалов по этой новой компоновке была помещена и в материалах аванпроекта по Су-27. Аэродинамическая

модель компоновки Т10/3, предназначенная для испытаний в «малых» сверхзвуковых АДТ ЦАГИ, получила обозначение 13Т10-3. По уже сложившейся традиции, для выяснения вклада в аэродинамические характеристики отдельных элементов конструкции, предусматривалось, что модель будет сделана разборной, с возможностью демонтажа и продувки по отдельности всех основных элементов несущей схемы. Модель 13Т10-3 была закончена изготовлением и отправлена в ЦАГИ 23 марта 1972 года, первые результаты продувок были получены в начале мая, а официальный отчет пришел в ОКБ в июле 1972 года, он содержал результаты продувок по обоим вариантам крыла. Особенно наглядно выглядели преимущества варианта с большим удлинением крыла. Осенью 1972 г. в ЦАГИ был выполнен 2-й этап продувок этой модели, основной задачей которого являлось определение влияния на аэродинамические показатели увеличенного отгиба носков крыла и различных вариантов НЧФ. Результаты продувок были довольно неожиданные. Выяснилось, к примеру, что для первых двух вариантов НЧФ величины волнового сопротивления оказались практически одинаковыми, причем за счет улучшения графика площадей было достигнуто существенное по сравнению с Т10/1 снижение волнового сопротивления в околозвуковой и трансзвуковой зоне. А вот для третьего варианта, с «идеальным» графиком площадей, результаты оказались прямо противоположными ожидаемым — величина сопротивления даже несколько выросла. Последующий анализ показал, что такой результат был связан исключительно с забвением законов и принципов местной аэродинамики в угоду выправления графика площадей. Вариант с большим удлинением крыла был признан удачным: он обеспечил прирост Ктах примерно на 1 ед. Таким образом, были найдены реальные пути повышения ЛТХ для обеспечения заданного уровня ТТЗ. А вот результаты экспериментов с увеличением отгиба носков крыла на угол более 5° были признаны отрицательными: на крейсерских режимах полета в рабочей области углов атаки это вело к существенному увеличению сопротивления.

У разработчиков в это время дела тоже не стояли на месте: в связи с тем, что к концу 1971 года несколько спала напряженность, связанная с подготовкой материалов для аванпроекта, появилось гораздо больше времени для более детальной проработки схемы. В конструктивно-компоновочном плане, наиболее слабым техническим решением схемы Т10/1, очевидно, являлось размещение опор шасси. Для передней опоры основным недостатком, при выбранном варианте общей компоновки, неизбежно являлась большая, чем для самолетов традиционной схемы высота опоры, но с этим еще можно было как-то смириться. А вот выбор для основных опор шасси Т10/1 «квазивелосипедной» схемы, можно было оправдать только существенным дефицитом времени для более детальной проработки, т. к. он привел к ряду существенных недостатков. Во-первых, такие опоры шасси обеспечивали недостаточную, с точки зрения устойчивости при рулении, колею; во-вторых, они имели сложную кинематическую схему и неоправданно большую высоту, и, следовательно, большую массу; в третьих, при размещении в убранном положении, стойки шасси «разрезали» ряд силовых шпангоутов центроплана; и в четвертых, ниша под стойки основной опоры, «съедала» изрядные объемы топлива. В сумме все это вело к неоправданным издержкам, поэтому, весной 1972 г. разработчики обратились к поиску альтернативных схем уборки основных опор шасси. В проектной группе, руководимой В.И. Антоновым, эта работа была поручена выпускнику МАИ B.C. Присяжнюку, только недавно пришедшему в отдел проектов. По существу, эта работа стала для него продолжением его дипломного проекта на тему «Истребитель воздушного боя».

Общий вид Т10/3, декабрь 1971 года (1-я редакция)

Наиболее очевидным казалось решение об уборке основных опор в гондолы двигателей. К достоинствам такой схемы относилась возможность обеспечения достаточной величины колеи, относительная простота кинематической схемы и малая высота самих опор. К недостаткам — существенное увеличение площадей поперечных сечений мотогондол, что при отсутствии каких- либо компенсационных мер компоновочного характера вело к существенному ухудшению графика площадей самолета и росту миделевого сечения, а также усложнение схемы нагружения самолета при работе шасси, что вело к увеличению массы конструкции шасси и планера в целом. Было решено проработать этот вариант подробнее. Для компенсации увеличения сопротивления мотогондол, в связи с размещением в них опор шасси в убранном положении, обводы гондол уточнили, придав им характерную «бутылочную» форму, что, по расчетам, должно было обеспечить минимизацию миделя и улучшение местной аэродинамики самолета. Таким образом был разработан новый вариант схемы, обещавший оптимизацию многих компоновочных решений. С точки зрения конструктивной проработки, он был выполнен более тщательно, т. к. в нем учли многие замечания, полученные по результатам проработки конструктивной схемы Т10/1 в отделах ОКБ. Опишем его немного подробнее, т. к., несмотря на, что он являлся лишь промежуточным звеном в длинной цепи последующих трансформаций компоновки Су-27, в основных своих чертах он являлся типичным вариантом интегральной схемы, и некоторые из принятых здесь технических решений нашли применение в дальнейшей работе.

Носовая часть фюзеляжа (НЧФ) включала следующие компоновочные отсеки: обтекатель РЛС, кабину экипажа с фонарем, подкабинный и закабинный отсеки оборудования, левый и правый були. Радиопрозрачный обтекатель длиной 2200 мм и диаметром в плоскости стыка с НЧФ 1000 мм закрывал собой антенну РЛС, имевшую диаметр 820 мм. Установка РЛС «Сапфир-23МП» была выполнена в виде моноблока. Для обеспечения установки и съема станции, на внутренних боковых поверхностях НЧФ предусматривались силовые направляющие рельсы, по которым моноблок РЛС, установленный на специальной раме, мог на роликах выдвигаться вперед, а для оперативных видов обслуживания станции в конструкции НЧФ были предусмотрены эксплуатационные люки. Под НЧФ, на специальном пилоне в несъемном обтекателе предусматривалась установка датчиков следящего теплопеленгатора и оптико-телевизионного визира. Такая конструкция была выбрана для обеспечения наилучшей диаграммы направленности датчиков по направлению вперед-вверх, но в дальнейшем, от нее пришлось отказаться, т. к. этот вариант приводил к существенному ухудшению аэродинамических характеристик. Для обеспечения летчику требуемого угла обзора 15° по направлению вперед-вниз, НЧФ была отклонена вниз на угол 7°. Кабина — герметичная, с установкой облегченного катапультного кресла К-36Л под углом 17°. Фонарь — из двух частей, неподвижного переднего козырька с плоским лобовиком и сдвижной задней части. На задней стенке кабины находились узлы крепления передней опоры шасси. БРЭО планировалось размещать в подкабинном и закабинном отсеках. В закабинном отсеке размещалась ниша передней опоры шасси, а в хвостовой части закабинного отсека, как продолжение ниши передней опоры шасси, располагался эксплуатационный отсек БРЭО. При этом, монтаж и все виды оперативного обслуживания оборудования предполагалось осуществлять из ниши передней опоры, при открытых створках шасси. Такая схема обслуживания исключала наличие эксплуатационных люков на боковых поверхностях фюзеляжа, что уменьшало массу конструкции планера и повышало пыле- и влагозащищенность отсека оборудования. Установку БРЭО предполагалось выполнять в виде унифицированных стандартных блоков на амортизированных групповых стеллажах.

Средняя часть фюзеляжа включала баковую группу, объединенную со средней частью гондол, с воздушными каналами и нишами основных опор шасси, и еще 2 отдельных агрегата — гаргрот и отсек встроенной пушечной установки (ВПУ) в правом буле. Баковая группа, будучи самым нагруженным агрегатом планера, являлась основным силовым элементом конструкции: к ней крепились консоли крыла, головная и хвостовая части фюзеляжа, воздухозаборники и основные опоры шасси. Конструктивно она была выполнена по «балочной» схеме и включала 3 топливных бака-отсека, последовательно расположенных друг за другом, и выполненных по интегральной схеме, при которой обводы баков максимально совпадают с внешними обводами самолета. Следует, однако, признать, что конструктивносиловая схема СЧФ в этой зоне была проработана слабо и не имела законченного вида. Сложные криволинейные формы поверхности фюзеляжа в районе центроплана вызывали массу отрицательных эмоций со стороны технологов.

Одним из важных условий повышения боевой живучести самолета являлось отсутствие контакта топливных баков с воздушными каналами двигателей, что предполагает отсутствие общих стенок между баками и воздушными каналами. На компоновке Т10/3 это было достигнуто с наименьшими, с «весовой» точки зрения, затратами: зазоры были обеспечены чисто компоновочным путем, правда, при этом пришлось немного «подрезать» нижнюю панель центроплана в зоне бака № 3.

Особенности крепления и размещения основных опор шасси на компоновке типа Т10/3 определяли особую сложность конструкции СЧФ в зоне бака № 3. Здесь баковая группа представляла собой единую технологическую единицу с гондолами двигателей, каждая из которых включала в себя часть воздушного канала и нишу основных опор под ними. Гаргрот предназначался для прокладки коммуникаций и располагался на верхней поверхности баковой группы. Особенность пушечного отсека состояла в том, что в компоновке Т10/3 впервые попытались проработать поворотную в вертикальной плоскости пушечную установку. В качестве орудия рассматривалась 2-ствольная пушка АО-17А калибром 30 мм, планировалось обеспечить углы ее поворота до 25° вверх и до 2° вниз. По замыслу, такое решение должно было значительно увеличить эффективность стрельбы из пушки в ближнем маневренном воздушном бою. Патронный ящик длиной 1200 мм и высотой 600 мм, в котором обеспечивалось размещение требуемого по ТТЗ боекомплекта из 250 30-мм снарядов, был установлен по потоку вдоль самолета, у стенки 1-го топливного бака. Для подачи снарядов к пушке, рукав, подающий боезапас, планировалось развернуть в горизонтальной плоскости на 90°, а звеньесборник был организован в носовой части правой консоли крыла, перед ее первым лонжероном.

Хвостовая часть фюзеляжа включала правый и левый двигательные отсеки (мотогондолы), конструктивно, являвшиеся продолжением средней части гондол, расположенных под баковой группой, и центральную балку. В мотогондолах устанавливались 2 ТРДДФ с нижним расположением коробки агрегатов; установку и съем двигателей планировалось выполнять по довольно сложной схеме, с предварительным размыканием двигателя по стыку с форсажной камерой, после чего передняя часть двигателя опускалась вниз, а съем форсажной камеры вместе с реактивным соплом осуществлялся выкатыванием назад, с предварительной отстыковкой в ХЧФ съемного кока. В центральной хвостовой балке размещался контейнер тормозного парашюта, а на ее нижней и верхней поверхностях крепились тормозные щитки.

Воздухозаборники на Т10/3, как и на всех остальных вариантах с разнесенными двигателями, являлись отдельными технологическими единицами, с традиционным верхним расположением горизонтальных поверхностей торможения, как обеспечивающие, при выбранной компоновочной схеме, наиболее простое сочетание с несущим корпусом (фюзеляжем).

Консоли крыла выполнялись по 4-лонжеронной схеме. В корневой части каждой консоли располагался топливный бак-отсек (бак № 4, являющийся т. н. «резервным» топливным баком). Угол стреловидности базового крыла по передней кромке — 45°. Передняя кромка не механизирована, с отогнутым вниз носком, угол отгиба носка задавался переменным по размаху консоли. Механизация задней кромки состояла из двухсекционного закрылка и односекционного элерона. В концевой части крыла было решено отказаться от законцовки Кюхемана.

B.C. Присяжнюк — ведущий конструктор, начальник бригады отдела проектов (1981-84 гг.)

Горизонтальное оперение (ГО) — цельноповоротное, представляло собой 2 консоли стабилизатора, с косыми осями, установленными по линии 35 % хорд. Угол стреловидности ГО по передней кромке — 50°. Вертикальное оперение (ВО) представляло собой два киля с рулями направления, устанавливаемые на мотогондолах с развалом во внешнюю сторону под углом 20°. Угол стреловидности ГО по передней кромке — 52°. Кили имели 2-лонжеронную конструкцию. Как ГО, так и ВО, имело срезанные под 30° законцовки; конструктивно, оперение предполагалось выполнять с широким использованием композиционных материалов. На нижней поверхности гондол устанавливались дополнительные подфюзеляжные кили- гребни.