Экспериментальный самолет Су-47 «Беркут»
В конце девяностых и начале двухтысячных годов «гвоздем программы» российских авиасалонов стал новый самолет С-37 «Беркут», позже получивший новый индекс Су-47. Необычный внешний вид самолета, связанный с применением крыла обратной стреловидности (КОС), привлек внимание всех людей, связанных с авиацией или просто интересующихся ей. Ажиотаж вокруг проекта С-37, нередко называвшегося главной надежной отечественной боевой авиации, ничуть не уступал более поздним спорам и обсуждениям нынешней программы ПАК ФА. Специалисты и любители авиации прочили разработке фирмы «Сухой» большое будущее и пытались предугадать, насколько эффективной она будет в войсках. Однако с момента первого полета самолета Су-47 прошло более 15 лет, а военно-воздушные силы России так и не получили серийные истребители, основанные на этом проекте. Лишь после нескольких лет бурных обсуждений в массовом сознании утвердилось понимание того факта, что самолет С-37 был сугубо экспериментальным и с самого начала не рассматривался как основа для строевой техники ближайшего будущего. Тем не менее, ряд нюансов проекта «Беркут» остается секретным до сих пор, что порой приводит к возобновлению споров.
Режим секретности
Первый прототип самолета С-37 поднялся в воздух 25 сентября 1997 года. Однако о существовании секретного проекта стало известно ранее. Еще в 1994-95 годах зарубежная авиационная пресса писала о разработке некоего перспективного российского истребителя. Западные журналисты приводили предполагаемое название разработки – С-32. Кроме того, в некоторых публикациях высказывались предположения о интересной технической особенности проекта. Согласно приводившейся информации, новый С-32 должен был иметь крыло обратной стреловидности.
Как оказалось, зарубежные авиационные журналисты были частично правы. Подтверждения их предположений появились уже в начале 1996 года. Тогда издание «Вестник воздушного флота» опубликовало фотографию с заседания Военного совета ВВС. На ней кроме представителей авиационной промышленности и военно-воздушных сил присутствовали две небольшие модели самолетов. В одной из них быстро опознали уже известный истребитель Су-27М, а вторая вызвала массу вопросов. Макет черного цвета с белыми цифрами «32» на борту имел переднее горизонтальное оперение и – самое главное – характерное крыло обратной стреловидности. Спустя несколько месяцев после этой публикации в зарубежной прессе появились схемы и рисунки, выполненные на основе имеющейся фотографии.
При этом нельзя не отметить официальную реакцию фирмы «Сухой». На все вопросы о проекте истребителя с КОС представители конструкторского бюро отвечали одинаково: никаких работ в этом направлении не ведется. Как позже выяснилось, такие ответы, больше похожие на отговорки, были обусловлены режимом секретности. Что касается самих засекреченных работ, то они стартовали еще в начале восьмидесятых.
На пути к «Беркуту»
В конце семидесятых и начале восьмидесятых руководство ВВС совместно с Государственным комитетом по авиационной технике при Совмине СССР (ГКАТ) размышляли над состоянием парка самолетов в следующие десятилетия. В 1981 году стартовала программа И-90, целью которой было определение облика и разработка «Истребителя девяностых годов». Головным предприятием в проекте И-90 стало конструкторское бюро им. Микояна. КБ Сухого сумело убедить руководство отрасли в том, что существующий самолет Су-27 имеет большие модернизационные перспективы и поэтому организация может заняться иными проектами.
Новый генеральный конструктор КБ им. Сухого М.П. Симонов, назначенный в начале восьмидесятых, предложил все же начать новый проект истребителя, но вести его в инициативном порядке. Последний нюанс проекта, вероятно, был обусловлен желанием конструкторов заняться перспективной, но неоднозначной тематикой, которая могла не дать никаких практически применимых результатов. В самолете с условным обозначением С-22 предлагалось применить крыло обратной стреловидности. В сравнении с традиционными конструкциями оно имело несколько значительных преимуществ:
- большее аэродинамическое качество при маневрировании. Особенно сильно это проявляется на малых скоростях;
- большая подъемная сила в сравнении с крылом прямой стреловидности той же площади;
- лучшие условия работы механизации, что приводит к улучшению взлетно-посадочных характеристик и управляемости;
- меньшая скорость сваливания по сравнению с крылом прямой стреловидности и лучшие противоштопорные характеристики;
- смещение силовых элементов крыла ближе к хвосту фюзеляжа, что позволяет освободить объемы для грузоотсеков вблизи центра тяжести самолета.
Эти и другие преимущества КОС позволяли создать новый истребитель, характеристики которого были бы заметно выше, чем у машин традиционной схемы. Но, как всегда бывает, преимущества сопровождались серьезными недостатками и проблемами, которые предстояло решить в ближайшем будущем. Крыло обратной стреловидности поставило перед конструкторами следующие вопросы:
- упругая дивергенция крыла. КОС на определенных скоростях начинает скручиваться, что может привести к его разрушению. Решением проблемы виделось увеличение жесткости крыла;
- вес конструкции. Достаточно жесткое крыло, выполненное из имевшихся в то время материалов, получалось слишком тяжелым;
- лобовое сопротивление. При дальнейшем увеличении скорости достаточно жесткое крыло отрицательной стреловидности сталкивается с новыми проблемами. Специфический характер обтекания крыла приводит к ощутимому увеличению лобового сопротивления в сравнении с характеристиками крыла с прямой стреловидностью;
- смещение аэродинамического фокуса. На больших скоростях самолет с КОС вынужден активнее осуществлять продольную балансировку.
Только решение всех этих проблем, прямо связанных с обратной стреловидностью крыла, могло дать положительный эффект в виде описанных выше преимуществ. Конструкторы под руководством М.П. Симонова занялись поиском решений.
Уже на ранних стадиях проекта С-22 определились основные технологические решения, которые позже были применены на С-37. Крыло достаточной жесткости предлагалось делать с широким использованием углепластиков. Количество металлических деталей сократили до минимума. Кроме того, крыло оснастили развитой механизацией с отклоняемыми носками, призванными оптимизировать обтекание на больших углах атаки. Облик самолета С-22 определился к середине восьмидесятых. Это был однодвигательный истребитель с аэродинамической схемой «утка». Возможно, к концу десятилетия С-22 мог бы совершить свой первый полет, но в Советском Союзе не нашлось подходящего двигателя. Все имеющиеся авиационные моторы не давали требуемой тяговооруженности.
Были проведены исследования на предмет возможного изменения проекта под новый двигатель из числа существующих. Эти работы закончились без особого успеха: самолет все равно оставался слишком тяжелым для имевшихся двигателей. В связи с этим на основе С-22 начали проектировать новый самолет С-32. Аэродинамические особенности С-32 почти полностью соответствовали предыдущему проекту, но была применена новая силовая установка. Два ТРДДФ РД-79М с тягой по 18500 кгс могли обеспечить потяжелевшей машине достаточные показатели тяговооруженности. Более того, расчеты показывали, что эти двигатели были способны обеспечить самолету С-32 длительный полет на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа.
В 1988 году, ввиду ухудшающейся экономической обстановки в стране, проект С-32 едва не был закрыт, но за него вступилось командование военно-морского флота. Адмиралы ознакомились с расчетными характеристиками перспективного самолета и потребовали создать на его базе палубный истребитель. В течение нескольких месяцев КБ им. Сухого создало проект Су-27КМ. Фактически это был значительно доработанный планер С-32, оснащенный оборудованием и вооружением Су-33. Согласно проекту, машина имела максимальный взлетный вес на уровне 40 тонн, что при использовании двигателей РД-79М не позволяло взлетать с трамплина авианесущих крейсеров так, как это делали Су-33. Для решения этой проблемы был предложен т.н. баллистический взлет. Суть этой методики заключалась в том, что недостаточная скорость при отрыве от трамплина компенсировалась высотой и характеристиками крыла обратной стреловидности. Благодаря КОС, теряя несколько метров высоты, самолет мог набрать необходимую скорость и перейти в горизонтальный полет. Самолеты с крылом прямой стреловидности не могли использовать баллистический взлет, поскольку недостаточные подъемная сила и горизонтальная скорость гарантированно привели бы к падению в воду.
Проект С-37
Ухудшающаяся экономическая ситуация в стране не позволила ВМФ получить перспективный палубный истребитель. В планы КБ им. Сухого входило строительство нескольких прототипов самолета Су-27КМ, но прекращение финансирования не позволило сделать это. В начале девяностых авиастроители приняли решение продолжить исследования по теме крыла обратной стреловидности, используя уже имеющиеся наработки. Очередной проект был призван объединить в себе все достижения и технические решения с поправкой на финансовые проблемы и состояние авиационной промышленности. Проект получил название С-37.
В первую очередь необходимо отметить, что сокращение финансирования и возвращение проекту статуса инициативного сказалось на численности планируемых прототипов. Было решено строить лишь один опытный образец. Согласно некоторым источникам, построенный планер сначала отправили на статические испытания, где, пользуясь самыми современными методиками, оценили его фактическую прочность. Какие-либо разрушающие нагрузки при этом не прилагались, а все воздействия соответствовали расчетным эксплуатационным. Это позволило значительно снизить стоимость проекта за счет строительства дополнительных планеров. После статических испытаний первый планер был дооборудован до состояния полноценного самолета.
Готовый экспериментальный самолет С-37 «Беркут» интересен как для специалистов, так и для широкой общественности. Внимание первой привлекают примененные технологии, второй – необычный внешний вид и заявленные возможности. С аэродинамической точки зрения С-37 представляет собой интегральный продольный триплан с высокорасположенным крылом обратной стреловидности. Переднее и хвостовое горизонтальное оперение выполнены цельноповоротными и имеют сравнительно небольшую площадь. По некоторым данным, аэродинамические характеристики С-37 позволяют ему выходить на углы атаки до 120° и выполнять т.н. динамическое торможение («кобра Пугачева»), однако на испытаниях и в ходе показательных выступлений эта возможность почти не использовалась ввиду ограничений по режимам полета.
Одним из главных достижений КБ им. Сухого, Иркутского авиационного завода и смежных предприятий можно считать создание технологии производства длинномерных композитных деталей. В ходе производства формируются крупные плоские детали, которым затем можно придавать сложную конфигурацию. Готовые детали стыкуются друг с другом с высочайшей точностью. Внешняя поверхность планера самолета С-37 состоит из большого количества подобных композитных панелей, самые крупные из которых имеют длину около 8 метров. Благодаря этому минимизировано количество стыков и различных выступающих деталей, в том числе и крепежа. В конечном счете применение крупных композитных панелей благотворно сказалось как на жесткости конструкции крыла, так и на аэродинамике всего самолета.
Масса пустого самолета С-37 равнялась 19500 кг, причем около 13% приходилось на детали из композиционных материалов. Ввиду экспериментального характера проекта в конструкции самолета использовались не только специально созданные по новым технологиям элементы, но и уже освоенные в производстве и заимствованные с других самолетов. К примеру, шасси, фонарь и некоторые бортовые системы почти без изменений были взяты у самолетов Су-27.
Крыло обратной стреловидности самолета С-37 имеет консоли со стреловидностью по передней кромке -20° и -37° по задней. В корневой части передняя кромка формирует наплыв прямой стреловидности. Сопряжение наплыва и консоли с прямой и обратной стреловидностями позволило улучшить обтекание в этой части планера. Передняя кромка крыла оснащена отклоняемым носком, задняя – односекционными закрылком и элероном. Механизация почти полностью занимает кромки крыла. Ввиду требований по жесткости конструкция крыла на 90% состоит из композитных деталей. Оставшиеся элементы изготовлены из металла и используются в силовом наборе.
Близко к центральной части фюзеляжа, по бокам от воздухозаборников, на самолете Су-37 имеется цельноповоротное переднее горизонтальное оперение трапециевидной формы. Хвостовое горизонтальное оперение также выполнено цельноповоротным и имеет характерную вытянутую форму с большой стреловидностью передней кромки. Вертикальное оперение похоже на кили истребителя Су-27, однако имеет меньшую площадь. За счет некоторых нюансов конструкции удалось заметно увеличить эффективность его работы, что позволило уменьшить площадь.
Фюзеляж самолета С-37 имеет плавные обводы, а его сечение в основном близко к овальному. Конструкция носовой части близка к конструкции соответствующих агрегатов планера самолета Су-27. По бокам от задней части кабины пилота размещены нерегулируемые воздухозаборники. Их форма образована сектором круга, усеченого поверхностями фюзеляжа сбоку и корневого наплыва центроплана сверху. На верхней поверхности средней части фюзеляжа, рядом с корневой частью крыла, имеются дополнительные воздухозаборники, используемые на взлете и посадке или при интенсивном маневрировании. Как видно из формы фюзеляжа, каналы воздухозаборников на пути к двигателям изгибаются, что, среди прочего, прикрывает лопатки компрессоров и тем самым снижает заметность самолета во фронтальной проекции. По бокам от сопел двигателей на самолете С-37 имеются сравнительно небольшие обтекатели, внутри которых может быть размещено необходимое радиоэлектронное оборудование соответствующих размеров.
Ввиду отсутствия иных подходящих двигателей, готовых к производству, для установки на самолет С-37 были выбраны ТРДДФ Д-30Ф11. Эти двигатели представляют собой дальнейшее развитие Д-30Ф6, использующихся на перехватчиках МиГ-31. Предполагалось, что в дальнейшем С-37 сможет получить новые более совершенные двигатели с большей тягой, меньшим расходом топлива и системой управления вектором тяги. Турбореактивные двигатели с форсажной тягой по 15600 кгс дали самолету с нормальной взлетной массой около 25,6 тонны довольно высокие характеристики. Заявленная максимальная скорость полета – 2200 км/ч на большой высоте и 1400 км/ч у земли. Практический потолок был определен на уровне 18000 метров, практическая дальность – 3300 километров.
О составе бортового оборудования самолета С-37 до сих пор известно не очень много. По имеющимся данным, самолет оборудован электродистанционной системой управления, созданной на основе ЭДСУ самолета Су-27. Также имеются инерциальная навигационная система с возможностью использования сигнала навигационных спутников, а также современные системы связи. На самолете С-37 для облегчения работы летчика было установлено катапультное кресло К-36ДМ, отличающееся от серийных изделий этой модели. Спинка кресла на «Беркуте» расположена под углом 30° к горизонтали. Это помогает летчику легче переносить перегрузки, возникающие при интенсивном маневрировании. Согласно некоторым источникам, на С-37 использовались необычные для отечественных боевых самолетов органы управления: вместо стандартной центральной ручки управления самолетом была использована небольшая ручка, размещенная на правой приборной панели. Ручки управления двигателями и педали при этом остались прежними, аналогичными использованным на Су-27.
Будучи экспериментальным самолетом, прототип С-37 не нес никакого вооружения. Тем не менее, в левом крыльевом наплыве было предусмотрено место для автоматической пушки ГШ-301 с боекомплектом (по некоторым данным, опытный самолет все же получил пушку), а в средней части фюзеляжа имелся грузоотсек для вооружения. Насколько это известно, в ходе первых испытаний С-37 не нес никакого вооружения, поскольку целью полетов была проверка летных качеств машины.
Испытания и известность
Первый полет самолета С-37 (первый прототип с учетом возможного строительства нескольких машин носил название С-37-1) состоялся 25 сентября 1997 года. Под управлением летчика-испытателя И. Вотинцева новый самолет провел в воздухе около получаса и не вызвал никаких серьезных нареканий. Первая серия испытательных полетов продлилась до весны 1998 года, после чего был сделан перерыв. В течение некоторого времени конструкторы фирмы «Сухой» анализировали собранную информацию, вносили необходимые коррективы в проект, дорабатывали машину и составляли программу следующего этапа испытаний.
Впервые широкой общественности самолет С-37 «Беркут» был показан лишь в 1999 году на международном аэрокосмическом салоне МАКС. Демонстрация могла состояться и раньше, на выставке МАКС-1997. Летом 97-го года опытная машина уже была в Жуковском и готовилась к испытаниям. Были предложения показать экспериментальный самолет на статической стоянке, но командование ВВС не одобрило их. Стоит отметить, через два года «Беркут» тоже не попал на статическую стоянку. Уровень секретности проекта был таков, что единственный самолет вырулил на взлетную полосу аэродрома только перед своим демонстрационным полетом. После посадки его отбуксировали в один из ангаров, подальше от зрительских глаз.
Несмотря на почти двухлетнюю задержку с демонстрацией самолета общественности, первая информация о нем появилась в средствах массовой информации уже через несколько дней после первого полета. Официальное подтверждение факта существования нового российского самолета с КОС произвело ожидаемый результат – по всему миру разразились споры об особенностях и перспективах С-37. Интересной особенностью освещения проекта в СМИ стал тот факт, что «Беркут» почти сразу был объявлен перспективным истребителем пятого поколения, который в течение самого ближайшего времени пойдет в серию и начнет поступать в войска. Заявления фирмы «Сухой» об экспериментальном характере проекта с трудом пробивались через прочий информационный шум.
На фоне массы обсуждений и горячих споров сотрудники компании «Сухой», ЛИИ и смежных предприятий вели испытания нового самолета, собирая массу важных данных. Прототип С-37-1 помог установить правильность некоторых технических решений и показать ошибочность других. В начале двухтысячных годов вновь возобновились разговоры о создании на базе С-37 боевого самолета. Предлагалось оснастить его современным комплексом бортового радиоэлектронного оборудования, в том числе радиолокационной станцией переднего обзора с фазированной антенной решеткой и дополнительной РЛС для наблюдения за задней полусферой. В состав вооружения перспективного истребителя предлагалось включить управляемые и неуправляемые ракеты и бомбы, которые он мог бы нести на внутренней и внешней подвеске.
Естественно, все попытки создания боевого самолета на основе экспериментального «Беркута» не привели ни к какому результату. Компания «Сухой» продолжила использовать единственный прототип в сугубо исследовательских целях, время от времени показывая его на выставках. Так, к примеру, на салоне МАКС-2001 самолет С-37-1 впервые был показан под новым названием – Су-47. Причины такого изменения были продиктованы, в первую очередь, привлечением внимания к проекту. Литера «С» в практике фирмы «Сухой» всегда присваивалась опытным машинам, а готовые самолеты получали индекс «Су». Смена названия никак не повлияла на испытательную программу.
Испытания самолета С-37-1 или Су-47 продолжались в течение нескольких лет. Самолет проверяли на разных скоростях и режимах полета. По некоторым данным, активная проверка возможностей «Беркута» привела к некоторым проблемам с различными агрегатами конструкции. По этой причине в конце первых этапов испытаний были введены ограничения на максимальную скорость полета, угол атаки и т.п.
Проект С-37/Су-47 «Беркут» позволил российским авиастроителям проверить несколько важных идей и собрать массу информации о самолетах с крылом обратной стреловидности. Полученные сведения о характере обтекания и поведения самолета с КОС на разных режимах полета позволили отечественной авиационной науке закрыть несколько белых пятен в теориях. К середине прошлого десятилетия единственный прототип «Беркута» выполнил все запланированные программы полетов и встал на стоянку.
Необходимо отметить, что после окончания основной программы испытаний самолету Су-47 довелось поучаствовать в еще одних исследовательских работах. Поскольку это был единственный отечественный самолет, имеющий габариты истребителя, но при этом оснащенный внутренним грузоотсеком, его выбрали в качестве платформы для отработки некоторых элементов будущего истребителя Т-50 (программа ПАК ФА). В 2006-2007 годах «Беркут» получил новый грузоотсек, созданный по проекту Т-50. Целью такой доработки была проверка створок и внутреннего оснащения отсека на работоспособность в условиях реального полета. Су-47 с таким грузоотсеком совершил около 70 полетов с открытыми створками. Интересно, что створки первого испытательного отсека открывались и фиксировались еще на земле. В 2008-2009 годах Су-47 получил обновленный объем для полезной нагрузки с механизмами открытия створок. В 2009 году было выполнено 25 полетов с открытием створок.
Насколько известно, Су-47 использовался в качестве стенда не только для створок грузоотсека. В ходе новых испытаний в рамках программы ПАК ФА он нес весовые имитаторы перспективных управляемых ракет. Информация, полученная в ходе новых тестовых полетов самолета Су-47, активно использовалась на окончательных этапах создания грузоотсеков перспективного истребителя Т-50.
Однозначный итог
Первый прототип самолета С-37-1 начал строиться два десятилетия назад, взлетел в 1997 году и активно испытывался до первой половины двухтысячных годов. Проект самолета с крылом обратной стреловидности закрыт несколько лет назад. Экспериментальный самолет показал все, на что способен и позволил собрать максимум необходимых сведений. Более того, Су-47, который лишь по ошибке считали истребителем пятого поколения, стал летающей лабораторией для отработки новых технологий, связанных с вооружением перспективных самолетов.
Участие самолета в важных экспериментах и испытаниях отчасти плохо сказалось на возможных показах широкой общественности. Су-47 регулярно принимал участие в авиасалонах в Жуковском вплоть до середины прошлого десятилетия, но ни разу не попал на статическую стоянку. Все демонстрации заключались в показательных полетах. Специалисты и интересующаяся общественность так и не смогла вблизи осмотреть интересный, но не имеющий почти никаких практических перспектив самолет.
Несмотря на давнее завершение проекта, до сих пор не прекращаются споры о плюсах и минусах или перспективах как самолета Су-47, так и всего класса авиационной техники с крылом обратной стреловидности. Раз за разом обсуждаются плюсы и минусы КОС, проекты самолетов с ним и т.п. Единого мнения о перспективах самолетов, подобных Су-47, нет до сих пор. Что касается самого проекта «Беркут», то его следует признать удачным. Хотя Су-47 и не стал основой для перспективных истребителей, превосходящих по своим характеристикам всю современную технику, он сделал все то, для чего предназначался. С-37/Су-47 создавался как экспериментальный самолет для отработки новых технологий. С этой задачей он справился блестяще, а роль новейших боевых самолетов с уникальными характеристиками должны взять на себя другие разработки.
По материалам:
http://testpilot.ru/
http://airwar.ru/
http://alternathistory.org.ua/
http://popmech.ru/
http://paralay.com/
http://bastion-karpenko.narod.ru/
Ильин В.Е. Боевые самолеты России XXI века. – М.: Астрель/АСТ, 2000
Режим секретности
Первый прототип самолета С-37 поднялся в воздух 25 сентября 1997 года. Однако о существовании секретного проекта стало известно ранее. Еще в 1994-95 годах зарубежная авиационная пресса писала о разработке некоего перспективного российского истребителя. Западные журналисты приводили предполагаемое название разработки – С-32. Кроме того, в некоторых публикациях высказывались предположения о интересной технической особенности проекта. Согласно приводившейся информации, новый С-32 должен был иметь крыло обратной стреловидности.
Как оказалось, зарубежные авиационные журналисты были частично правы. Подтверждения их предположений появились уже в начале 1996 года. Тогда издание «Вестник воздушного флота» опубликовало фотографию с заседания Военного совета ВВС. На ней кроме представителей авиационной промышленности и военно-воздушных сил присутствовали две небольшие модели самолетов. В одной из них быстро опознали уже известный истребитель Су-27М, а вторая вызвала массу вопросов. Макет черного цвета с белыми цифрами «32» на борту имел переднее горизонтальное оперение и – самое главное – характерное крыло обратной стреловидности. Спустя несколько месяцев после этой публикации в зарубежной прессе появились схемы и рисунки, выполненные на основе имеющейся фотографии.
При этом нельзя не отметить официальную реакцию фирмы «Сухой». На все вопросы о проекте истребителя с КОС представители конструкторского бюро отвечали одинаково: никаких работ в этом направлении не ведется. Как позже выяснилось, такие ответы, больше похожие на отговорки, были обусловлены режимом секретности. Что касается самих засекреченных работ, то они стартовали еще в начале восьмидесятых.
На пути к «Беркуту»
В конце семидесятых и начале восьмидесятых руководство ВВС совместно с Государственным комитетом по авиационной технике при Совмине СССР (ГКАТ) размышляли над состоянием парка самолетов в следующие десятилетия. В 1981 году стартовала программа И-90, целью которой было определение облика и разработка «Истребителя девяностых годов». Головным предприятием в проекте И-90 стало конструкторское бюро им. Микояна. КБ Сухого сумело убедить руководство отрасли в том, что существующий самолет Су-27 имеет большие модернизационные перспективы и поэтому организация может заняться иными проектами.
Новый генеральный конструктор КБ им. Сухого М.П. Симонов, назначенный в начале восьмидесятых, предложил все же начать новый проект истребителя, но вести его в инициативном порядке. Последний нюанс проекта, вероятно, был обусловлен желанием конструкторов заняться перспективной, но неоднозначной тематикой, которая могла не дать никаких практически применимых результатов. В самолете с условным обозначением С-22 предлагалось применить крыло обратной стреловидности. В сравнении с традиционными конструкциями оно имело несколько значительных преимуществ:
- большее аэродинамическое качество при маневрировании. Особенно сильно это проявляется на малых скоростях;
- большая подъемная сила в сравнении с крылом прямой стреловидности той же площади;
- лучшие условия работы механизации, что приводит к улучшению взлетно-посадочных характеристик и управляемости;
- меньшая скорость сваливания по сравнению с крылом прямой стреловидности и лучшие противоштопорные характеристики;
- смещение силовых элементов крыла ближе к хвосту фюзеляжа, что позволяет освободить объемы для грузоотсеков вблизи центра тяжести самолета.
Эти и другие преимущества КОС позволяли создать новый истребитель, характеристики которого были бы заметно выше, чем у машин традиционной схемы. Но, как всегда бывает, преимущества сопровождались серьезными недостатками и проблемами, которые предстояло решить в ближайшем будущем. Крыло обратной стреловидности поставило перед конструкторами следующие вопросы:
- упругая дивергенция крыла. КОС на определенных скоростях начинает скручиваться, что может привести к его разрушению. Решением проблемы виделось увеличение жесткости крыла;
- вес конструкции. Достаточно жесткое крыло, выполненное из имевшихся в то время материалов, получалось слишком тяжелым;
- лобовое сопротивление. При дальнейшем увеличении скорости достаточно жесткое крыло отрицательной стреловидности сталкивается с новыми проблемами. Специфический характер обтекания крыла приводит к ощутимому увеличению лобового сопротивления в сравнении с характеристиками крыла с прямой стреловидностью;
- смещение аэродинамического фокуса. На больших скоростях самолет с КОС вынужден активнее осуществлять продольную балансировку.
Только решение всех этих проблем, прямо связанных с обратной стреловидностью крыла, могло дать положительный эффект в виде описанных выше преимуществ. Конструкторы под руководством М.П. Симонова занялись поиском решений.
Уже на ранних стадиях проекта С-22 определились основные технологические решения, которые позже были применены на С-37. Крыло достаточной жесткости предлагалось делать с широким использованием углепластиков. Количество металлических деталей сократили до минимума. Кроме того, крыло оснастили развитой механизацией с отклоняемыми носками, призванными оптимизировать обтекание на больших углах атаки. Облик самолета С-22 определился к середине восьмидесятых. Это был однодвигательный истребитель с аэродинамической схемой «утка». Возможно, к концу десятилетия С-22 мог бы совершить свой первый полет, но в Советском Союзе не нашлось подходящего двигателя. Все имеющиеся авиационные моторы не давали требуемой тяговооруженности.
Были проведены исследования на предмет возможного изменения проекта под новый двигатель из числа существующих. Эти работы закончились без особого успеха: самолет все равно оставался слишком тяжелым для имевшихся двигателей. В связи с этим на основе С-22 начали проектировать новый самолет С-32. Аэродинамические особенности С-32 почти полностью соответствовали предыдущему проекту, но была применена новая силовая установка. Два ТРДДФ РД-79М с тягой по 18500 кгс могли обеспечить потяжелевшей машине достаточные показатели тяговооруженности. Более того, расчеты показывали, что эти двигатели были способны обеспечить самолету С-32 длительный полет на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа.
В 1988 году, ввиду ухудшающейся экономической обстановки в стране, проект С-32 едва не был закрыт, но за него вступилось командование военно-морского флота. Адмиралы ознакомились с расчетными характеристиками перспективного самолета и потребовали создать на его базе палубный истребитель. В течение нескольких месяцев КБ им. Сухого создало проект Су-27КМ. Фактически это был значительно доработанный планер С-32, оснащенный оборудованием и вооружением Су-33. Согласно проекту, машина имела максимальный взлетный вес на уровне 40 тонн, что при использовании двигателей РД-79М не позволяло взлетать с трамплина авианесущих крейсеров так, как это делали Су-33. Для решения этой проблемы был предложен т.н. баллистический взлет. Суть этой методики заключалась в том, что недостаточная скорость при отрыве от трамплина компенсировалась высотой и характеристиками крыла обратной стреловидности. Благодаря КОС, теряя несколько метров высоты, самолет мог набрать необходимую скорость и перейти в горизонтальный полет. Самолеты с крылом прямой стреловидности не могли использовать баллистический взлет, поскольку недостаточные подъемная сила и горизонтальная скорость гарантированно привели бы к падению в воду.
Многоцелевой палубный истребитель Су-27КМ (позднее С-32), проектировавшийся в ОКБ им. П.О.Сухого для оснащения советских авианосцев проектов 1143.5 ("Кузнецов"), 1143.6 ("Варяг") и атомных 1143.7 (головной - "Ульяновск"). После распада СССР проект Су-27КМ в виде создания боевого истребителя был прекращен из-за свертывания строительства авианосцев и возникших финансовых проблем, а тема была преобразована в научно-исследовательскую работу по изучению "крыла обратной стреловидности" (КОС), в ходе которой экземпляр для статических прочностных испытаний был достроен до экспериментального самолета С.37 "Беркут", ныне известного как Су-47 (фото http://www.buran.ru)
Проект С-37
Ухудшающаяся экономическая ситуация в стране не позволила ВМФ получить перспективный палубный истребитель. В планы КБ им. Сухого входило строительство нескольких прототипов самолета Су-27КМ, но прекращение финансирования не позволило сделать это. В начале девяностых авиастроители приняли решение продолжить исследования по теме крыла обратной стреловидности, используя уже имеющиеся наработки. Очередной проект был призван объединить в себе все достижения и технические решения с поправкой на финансовые проблемы и состояние авиационной промышленности. Проект получил название С-37.
В первую очередь необходимо отметить, что сокращение финансирования и возвращение проекту статуса инициативного сказалось на численности планируемых прототипов. Было решено строить лишь один опытный образец. Согласно некоторым источникам, построенный планер сначала отправили на статические испытания, где, пользуясь самыми современными методиками, оценили его фактическую прочность. Какие-либо разрушающие нагрузки при этом не прилагались, а все воздействия соответствовали расчетным эксплуатационным. Это позволило значительно снизить стоимость проекта за счет строительства дополнительных планеров. После статических испытаний первый планер был дооборудован до состояния полноценного самолета.
Готовый экспериментальный самолет С-37 «Беркут» интересен как для специалистов, так и для широкой общественности. Внимание первой привлекают примененные технологии, второй – необычный внешний вид и заявленные возможности. С аэродинамической точки зрения С-37 представляет собой интегральный продольный триплан с высокорасположенным крылом обратной стреловидности. Переднее и хвостовое горизонтальное оперение выполнены цельноповоротными и имеют сравнительно небольшую площадь. По некоторым данным, аэродинамические характеристики С-37 позволяют ему выходить на углы атаки до 120° и выполнять т.н. динамическое торможение («кобра Пугачева»), однако на испытаниях и в ходе показательных выступлений эта возможность почти не использовалась ввиду ограничений по режимам полета.
Одним из главных достижений КБ им. Сухого, Иркутского авиационного завода и смежных предприятий можно считать создание технологии производства длинномерных композитных деталей. В ходе производства формируются крупные плоские детали, которым затем можно придавать сложную конфигурацию. Готовые детали стыкуются друг с другом с высочайшей точностью. Внешняя поверхность планера самолета С-37 состоит из большого количества подобных композитных панелей, самые крупные из которых имеют длину около 8 метров. Благодаря этому минимизировано количество стыков и различных выступающих деталей, в том числе и крепежа. В конечном счете применение крупных композитных панелей благотворно сказалось как на жесткости конструкции крыла, так и на аэродинамике всего самолета.
Масса пустого самолета С-37 равнялась 19500 кг, причем около 13% приходилось на детали из композиционных материалов. Ввиду экспериментального характера проекта в конструкции самолета использовались не только специально созданные по новым технологиям элементы, но и уже освоенные в производстве и заимствованные с других самолетов. К примеру, шасси, фонарь и некоторые бортовые системы почти без изменений были взяты у самолетов Су-27.
Крыло обратной стреловидности самолета С-37 имеет консоли со стреловидностью по передней кромке -20° и -37° по задней. В корневой части передняя кромка формирует наплыв прямой стреловидности. Сопряжение наплыва и консоли с прямой и обратной стреловидностями позволило улучшить обтекание в этой части планера. Передняя кромка крыла оснащена отклоняемым носком, задняя – односекционными закрылком и элероном. Механизация почти полностью занимает кромки крыла. Ввиду требований по жесткости конструкция крыла на 90% состоит из композитных деталей. Оставшиеся элементы изготовлены из металла и используются в силовом наборе.
Близко к центральной части фюзеляжа, по бокам от воздухозаборников, на самолете Су-37 имеется цельноповоротное переднее горизонтальное оперение трапециевидной формы. Хвостовое горизонтальное оперение также выполнено цельноповоротным и имеет характерную вытянутую форму с большой стреловидностью передней кромки. Вертикальное оперение похоже на кили истребителя Су-27, однако имеет меньшую площадь. За счет некоторых нюансов конструкции удалось заметно увеличить эффективность его работы, что позволило уменьшить площадь.
Фюзеляж самолета С-37 имеет плавные обводы, а его сечение в основном близко к овальному. Конструкция носовой части близка к конструкции соответствующих агрегатов планера самолета Су-27. По бокам от задней части кабины пилота размещены нерегулируемые воздухозаборники. Их форма образована сектором круга, усеченого поверхностями фюзеляжа сбоку и корневого наплыва центроплана сверху. На верхней поверхности средней части фюзеляжа, рядом с корневой частью крыла, имеются дополнительные воздухозаборники, используемые на взлете и посадке или при интенсивном маневрировании. Как видно из формы фюзеляжа, каналы воздухозаборников на пути к двигателям изгибаются, что, среди прочего, прикрывает лопатки компрессоров и тем самым снижает заметность самолета во фронтальной проекции. По бокам от сопел двигателей на самолете С-37 имеются сравнительно небольшие обтекатели, внутри которых может быть размещено необходимое радиоэлектронное оборудование соответствующих размеров.
Ввиду отсутствия иных подходящих двигателей, готовых к производству, для установки на самолет С-37 были выбраны ТРДДФ Д-30Ф11. Эти двигатели представляют собой дальнейшее развитие Д-30Ф6, использующихся на перехватчиках МиГ-31. Предполагалось, что в дальнейшем С-37 сможет получить новые более совершенные двигатели с большей тягой, меньшим расходом топлива и системой управления вектором тяги. Турбореактивные двигатели с форсажной тягой по 15600 кгс дали самолету с нормальной взлетной массой около 25,6 тонны довольно высокие характеристики. Заявленная максимальная скорость полета – 2200 км/ч на большой высоте и 1400 км/ч у земли. Практический потолок был определен на уровне 18000 метров, практическая дальность – 3300 километров.
О составе бортового оборудования самолета С-37 до сих пор известно не очень много. По имеющимся данным, самолет оборудован электродистанционной системой управления, созданной на основе ЭДСУ самолета Су-27. Также имеются инерциальная навигационная система с возможностью использования сигнала навигационных спутников, а также современные системы связи. На самолете С-37 для облегчения работы летчика было установлено катапультное кресло К-36ДМ, отличающееся от серийных изделий этой модели. Спинка кресла на «Беркуте» расположена под углом 30° к горизонтали. Это помогает летчику легче переносить перегрузки, возникающие при интенсивном маневрировании. Согласно некоторым источникам, на С-37 использовались необычные для отечественных боевых самолетов органы управления: вместо стандартной центральной ручки управления самолетом была использована небольшая ручка, размещенная на правой приборной панели. Ручки управления двигателями и педали при этом остались прежними, аналогичными использованным на Су-27.
Будучи экспериментальным самолетом, прототип С-37 не нес никакого вооружения. Тем не менее, в левом крыльевом наплыве было предусмотрено место для автоматической пушки ГШ-301 с боекомплектом (по некоторым данным, опытный самолет все же получил пушку), а в средней части фюзеляжа имелся грузоотсек для вооружения. Насколько это известно, в ходе первых испытаний С-37 не нес никакого вооружения, поскольку целью полетов была проверка летных качеств машины.
Испытания и известность
Первый полет самолета С-37 (первый прототип с учетом возможного строительства нескольких машин носил название С-37-1) состоялся 25 сентября 1997 года. Под управлением летчика-испытателя И. Вотинцева новый самолет провел в воздухе около получаса и не вызвал никаких серьезных нареканий. Первая серия испытательных полетов продлилась до весны 1998 года, после чего был сделан перерыв. В течение некоторого времени конструкторы фирмы «Сухой» анализировали собранную информацию, вносили необходимые коррективы в проект, дорабатывали машину и составляли программу следующего этапа испытаний.
Впервые широкой общественности самолет С-37 «Беркут» был показан лишь в 1999 году на международном аэрокосмическом салоне МАКС. Демонстрация могла состояться и раньше, на выставке МАКС-1997. Летом 97-го года опытная машина уже была в Жуковском и готовилась к испытаниям. Были предложения показать экспериментальный самолет на статической стоянке, но командование ВВС не одобрило их. Стоит отметить, через два года «Беркут» тоже не попал на статическую стоянку. Уровень секретности проекта был таков, что единственный самолет вырулил на взлетную полосу аэродрома только перед своим демонстрационным полетом. После посадки его отбуксировали в один из ангаров, подальше от зрительских глаз.
Несмотря на почти двухлетнюю задержку с демонстрацией самолета общественности, первая информация о нем появилась в средствах массовой информации уже через несколько дней после первого полета. Официальное подтверждение факта существования нового российского самолета с КОС произвело ожидаемый результат – по всему миру разразились споры об особенностях и перспективах С-37. Интересной особенностью освещения проекта в СМИ стал тот факт, что «Беркут» почти сразу был объявлен перспективным истребителем пятого поколения, который в течение самого ближайшего времени пойдет в серию и начнет поступать в войска. Заявления фирмы «Сухой» об экспериментальном характере проекта с трудом пробивались через прочий информационный шум.
На фоне массы обсуждений и горячих споров сотрудники компании «Сухой», ЛИИ и смежных предприятий вели испытания нового самолета, собирая массу важных данных. Прототип С-37-1 помог установить правильность некоторых технических решений и показать ошибочность других. В начале двухтысячных годов вновь возобновились разговоры о создании на базе С-37 боевого самолета. Предлагалось оснастить его современным комплексом бортового радиоэлектронного оборудования, в том числе радиолокационной станцией переднего обзора с фазированной антенной решеткой и дополнительной РЛС для наблюдения за задней полусферой. В состав вооружения перспективного истребителя предлагалось включить управляемые и неуправляемые ракеты и бомбы, которые он мог бы нести на внутренней и внешней подвеске.
Естественно, все попытки создания боевого самолета на основе экспериментального «Беркута» не привели ни к какому результату. Компания «Сухой» продолжила использовать единственный прототип в сугубо исследовательских целях, время от времени показывая его на выставках. Так, к примеру, на салоне МАКС-2001 самолет С-37-1 впервые был показан под новым названием – Су-47. Причины такого изменения были продиктованы, в первую очередь, привлечением внимания к проекту. Литера «С» в практике фирмы «Сухой» всегда присваивалась опытным машинам, а готовые самолеты получали индекс «Су». Смена названия никак не повлияла на испытательную программу.
Испытания самолета С-37-1 или Су-47 продолжались в течение нескольких лет. Самолет проверяли на разных скоростях и режимах полета. По некоторым данным, активная проверка возможностей «Беркута» привела к некоторым проблемам с различными агрегатами конструкции. По этой причине в конце первых этапов испытаний были введены ограничения на максимальную скорость полета, угол атаки и т.п.
Проект С-37/Су-47 «Беркут» позволил российским авиастроителям проверить несколько важных идей и собрать массу информации о самолетах с крылом обратной стреловидности. Полученные сведения о характере обтекания и поведения самолета с КОС на разных режимах полета позволили отечественной авиационной науке закрыть несколько белых пятен в теориях. К середине прошлого десятилетия единственный прототип «Беркута» выполнил все запланированные программы полетов и встал на стоянку.
Необходимо отметить, что после окончания основной программы испытаний самолету Су-47 довелось поучаствовать в еще одних исследовательских работах. Поскольку это был единственный отечественный самолет, имеющий габариты истребителя, но при этом оснащенный внутренним грузоотсеком, его выбрали в качестве платформы для отработки некоторых элементов будущего истребителя Т-50 (программа ПАК ФА). В 2006-2007 годах «Беркут» получил новый грузоотсек, созданный по проекту Т-50. Целью такой доработки была проверка створок и внутреннего оснащения отсека на работоспособность в условиях реального полета. Су-47 с таким грузоотсеком совершил около 70 полетов с открытыми створками. Интересно, что створки первого испытательного отсека открывались и фиксировались еще на земле. В 2008-2009 годах Су-47 получил обновленный объем для полезной нагрузки с механизмами открытия створок. В 2009 году было выполнено 25 полетов с открытием створок.
Насколько известно, Су-47 использовался в качестве стенда не только для створок грузоотсека. В ходе новых испытаний в рамках программы ПАК ФА он нес весовые имитаторы перспективных управляемых ракет. Информация, полученная в ходе новых тестовых полетов самолета Су-47, активно использовалась на окончательных этапах создания грузоотсеков перспективного истребителя Т-50.
Однозначный итог
Первый прототип самолета С-37-1 начал строиться два десятилетия назад, взлетел в 1997 году и активно испытывался до первой половины двухтысячных годов. Проект самолета с крылом обратной стреловидности закрыт несколько лет назад. Экспериментальный самолет показал все, на что способен и позволил собрать максимум необходимых сведений. Более того, Су-47, который лишь по ошибке считали истребителем пятого поколения, стал летающей лабораторией для отработки новых технологий, связанных с вооружением перспективных самолетов.
Участие самолета в важных экспериментах и испытаниях отчасти плохо сказалось на возможных показах широкой общественности. Су-47 регулярно принимал участие в авиасалонах в Жуковском вплоть до середины прошлого десятилетия, но ни разу не попал на статическую стоянку. Все демонстрации заключались в показательных полетах. Специалисты и интересующаяся общественность так и не смогла вблизи осмотреть интересный, но не имеющий почти никаких практических перспектив самолет.
Несмотря на давнее завершение проекта, до сих пор не прекращаются споры о плюсах и минусах или перспективах как самолета Су-47, так и всего класса авиационной техники с крылом обратной стреловидности. Раз за разом обсуждаются плюсы и минусы КОС, проекты самолетов с ним и т.п. Единого мнения о перспективах самолетов, подобных Су-47, нет до сих пор. Что касается самого проекта «Беркут», то его следует признать удачным. Хотя Су-47 и не стал основой для перспективных истребителей, превосходящих по своим характеристикам всю современную технику, он сделал все то, для чего предназначался. С-37/Су-47 создавался как экспериментальный самолет для отработки новых технологий. С этой задачей он справился блестяще, а роль новейших боевых самолетов с уникальными характеристиками должны взять на себя другие разработки.
По материалам:
http://testpilot.ru/
http://airwar.ru/
http://alternathistory.org.ua/
http://popmech.ru/
http://paralay.com/
http://bastion-karpenko.narod.ru/
Ильин В.Е. Боевые самолеты России XXI века. – М.: Астрель/АСТ, 2000
Информация