Советские авиационные конструкторы
Шрифт:
Скорость полета, при которой местные скорости воздуха над крылом становятся равными местной скорости распространения воздуха, называется критической скоростью, а соответствующее ей число М - критическим числом полета. Увеличение скорости полета выше критической приводит к образованию над крылом местных сверхзвуковых скоростей, в результате чего наступает так называемый волновой кризис, а сопротивление самолета начинает резко возрастать при дальнейшем увеличении скорости полета. Практика показывает, что, изменяя геометрические характеристики профиля крыла, можно существенно увеличить критическое число М, т. е. сдвинуть резкое нарастание сопротивления на большие числа М полета. Так, уменьшение относительно толщины в кривизны профиля способствует повышению критического числа М профиля, а следовательно, и всего крыла.
Одним
Таким образом, создание самолета со стреловидным крылом, к тому же тонкого профиля, было необходимо для обеспечения полетов на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Вместе с тем применение тонких крыльев (особенно большой стреловидности) вызвало значительные аэродинамические, конструктивные и производственные трудности. Иначе говоря, создание самолета с реактивным двигателем, летающего на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, потребовало огромных усилий. Но благодаря широким предварительным работам, проводившимся научно-исследовательскими организациями, и в первую очередь Центральным аэрогидродинамическим институтом, эта задача была решена. Следует напомнить, что заложенные С. А. Чаплыгиным в его работе "О газовых струях" основы теории самолетов, скорость которых приближается к звуковой, были широко и обстоятельно развиты академиком С. А. Христиановичем.
Новый тип профилей крыла в свое время был разработан П. П. Красильщиковым и Г. П. Свищевым, ныне академиком, который вместе со своим заместителем (ныне академиком) Г. С. Бюшгенсом в течение многих лет руководил ЦАГИ.
Продолжил эти работы академик Владимир Васильевич Струминский. Стреловидные крылья по сравнению с обычными позволили получить гораздо большие скорости полета, но очень осложнили взлет и посадку. С их применением стали невозможны полеты на больших углах атаки, что сильно затруднило маневр, а без маневра не может существовать боевой истребитель. Нарушение устойчивости на больших скоростях полетов в условиях маневра, а также на режимах взлета и посадки связано с тем, что на верхней поверхности тонкого стреловидного крыла возникают интенсивные поперечные потоки, которые направляют воздух вдоль поверхности крыла, накапливаются в концевой его части, резко ухудшая ее обтекание. В результате на концах крыла подъемная сила уменьшается, а в его корне увеличивается. Поток воздуха из корневого сечения устремляется в конец, возникают совершенно непривычные для аэродинамики явления, приводящие к падению несущих свойств на концах и улучшению несущих свойств в корне крыла. Для того чтобы самолет не задирал нос, следовало улучшить обтекание на концах и ухудшить у корня крыла. Так появились перегородки, задерживающие поперечные течения, и профили с очень низкой подъемной силой у корня крыла.
Наиболее трудной задачей было создание профилей, хорошо работающих на больших скоростях и не создающих подъемной силы на малых, профилей с самыми высокими несущими свойствами и характеристиками по устойчивости на концах крыла. Этими исследованиями занимались сотрудники ЦАГИ, которые были организаторами широких экспериментальных работ по внедрению последних достижений науки и техники, в частности в авиационной аэродинамике. Именно благодаря этим работам вслед за реактивными первенцами появились новые истребители - более скоростные, более совершенные и надежные. Один из них самолет МиГ-15 выпуска 1947 г., имевший реактивный двигатель с тягой 2270 кгс, цельнометаллической конструкции, со стреловидным крылом (35°) и оперением. Он был оборудован более совершенной герметической кабиной и катапультируемым креслом.
Простой по технике пилотирования и по конструкции, а также в техническом обслуживании, истребитель сравнительно быстро прошел не только заводские, но и государственные испытания и был принят на вооружение как основной боевой реактивный самолет-истребитель, и не только в нашей стране, но и в странах народной демократии.
Первый полет его состоялся 30 декабря 1947 г., максимальная скорость равнялась 1050 км/ч. Имея двигатель примерно такой же мощности, как и у американского самолета "Сейбр", МиГ-15 был значительно легче (4808 кг против 6220 кг), в связи с чем имел лучшую скороподъемность, особенно на высотах более 8000 м. Потолок МиГ-15 достигал 15000 м, "Сейбра" - 12500 м. Вооружение МиГ-15 состояло из трех пушек: одной - калибра 37 мм и двух калибра 23 мм, под крылом подвешивались неуправляемые реактивные снаряды. "Сейбр" имел лишь шесть пулеметов калибра 12,7 мм.
Несколько позже был построен самолет МиГ-15бис с более мощным, чем на МиГ-15, двигателем ВК-1 с тягой 2700 кгс. Дальность его полета равнялась 1970 км. Самолет также был принят на вооружение и широко выпускался промышленностью. Примерно в то же время в серийном производстве находилась модификация МиГ-15 в варианте истребителя сопровождения с подвесными баками. Дальность его полета составляла уже 2520 км.
Для перехвата воздушных целей потребовалось создание самолета, оборудованного радиолокационной станцией, обеспечивающей обнаружение воздушных целей вне зрительной оптической видимости. Такой самолет - СП-5 на базе МиГ-15бис с радиолокационной станцией - был построен в 1950 г. и также находился в серийном производстве. Однако к тому времени появились двухместные самолеты-перехватчики с большими возможностями установленных на них радиолокационных станций.
Широкое распространение в качестве учебно-тренировочного самолета имел двухместный УТИ МиГ-15, в течение ряда лет применявшийся и в нашей стране, и в других странах.
В ряде государств строились истребители МиГ-15 различных модификаций, и без преувеличения можно сказать, что этот самолет составил целую эпоху дозвуковой реактивной авиации. На нем обучались, летали, а если оказывалось необходимым, принимали участие в боевых действиях летчики многих стран.
Совокупность летных данных: максимальная скорость, скороподъемность, потолок и дальность полета наряду о маневренностью, управляемостью, устойчивостью и взлетно-посадочными характеристиками - определяет лицо боевого самолета. Однако она не может быть оптимальной для самолетов всех назначений. Поэтому задание на постройку и проектирование новой машины выдается в зависимости от ее назначения и в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями. Для каждого самолета назначается круг определяющих качеств. Естественно, что для истребителя и бомбардировщика сочетание определяющих качеств различно. Для военного самолета они дополняются требованиями к вооружению, средствами прицеливания и использования.
В основных чертах путь создания военного самолета таков. Вначале определяется его облик в зависимости от назначения самолета, после чего в конструкторском бюро выполняются различные модели и компоновки. Модели испытываются в аэродинамических трубах для определения аэродинамических характеристик. Из всех проверенных моделей выбирается та, которая по своим аэродинамическим качествам наиболее полно отвечает предъявляемым требованиям. Затем разрабатываются чертежи, производятся прочностные а другие расчеты самолета и его отдельных агрегатов, строится (вначале в макетном исполнении) опытный образец. После этого начинаются летные испытания, которые должны подтвердить, что заданные характеристики реализованы. Если во время испытаний выясняется, что отдельные агрегаты или детали не соответствуют заданным характеристикам, их приходится видоизменять, перекомпоновывать, заменять, а иногда а выполнять заново, особенно если строящийся самолет должен обладать принципиально новыми данными, неизвестными в практике отечественного или иностранного самолетостроения,
Так, в частности, создавался сверхзвуковой самолет МиГ-17, который для перехода на сверхзвуковую скорость должен был преодолеть "звуковой барьер". Опасность этого перехода хорошо представляли как у нас, так и за рубежом.
Тем ее менее руководство ВВС, основываясь на достижениях науки, техники и технологии производства, было твердо убеждено а реальности своих замыслов и предложило для проектирования нескольким ОКБ, в том числе и группе Микояна, сверхзвуковой самолет, в первую очередь истребитель