Конкуренты легендарного МиГ-21. Часть Четвертая. СМ-12. Лучшее враг хорошего
В период разработки МиГ-21 был запущен в производство вполне удачный истребитель МиГ-19. Он стал первым серийным сверхзвуковым истребителем в мире. На МиГ-19 впервые было решено множество проблем, связанных с полетами на сверхзвуке. Единственным конструктивным недостатком самолета являлся дозвуковой воздухозаборник. Как известно, воздухозаборное устройство существенно влияет на летные характеристики самолета. Чем меньше потери полного давления воздуха, поступающего в двигатель, тем выше его тяга, а значит, и выше характеристики летательного аппарата. При скорости полета, соответствующей числу Маха 1,5, потери тяги двигателя с дозвуковым воздухозаборником достигают 15%. Использованные на МиГ-15, МиГ-17 и МиГ-19 воздухозаборники со скругленной обечайкой, создававшие подсасывающую силу при дозвуковых скоростях, при сверхзвуковых скоростях значительно увеличивали лобовое сопротивление. Но, следует отметить, что в момент создания МиГ-19-го мировая наука еще только нащупывала основные законы сверхзвуковой аэродинамики, и поэтому созданный первым, МиГ-19, чуть опередил рождение законченной теории сверхзвуковых входных устройств. Учитывая быстрое развитие авиации в тот период, вполне закономерным было требование проведения работы по улучшению лётно-технических данных самолёта МиГ-19С данное ОКБ-155 12 декабря 1956 г. приказом МАП №60 7. А уже весной 1957 г. на летные испытания поступил истребитель СМ-12 — очередная модификация МиГ-19С. Первую машину, СМ-12/1, переоборудовали на заводе № 155 из высотно¬го МиГ-19СВ (№ 61210404). На нем, прежде всего, заменили воздухозаборник на новый, с острой обечайкой и центральным телом (конусом). Планировалось также поставить более мощные опытные двигатели РД-9БФ-2 с перспективой дальнейшей установки РД-9БФ-2 с впрыском воды. В центральном теле воздухозаборного устройства разместили радиодальномер СРД-1М, сопряженный с оптическим прицелом АСП-4Н. Но из-за задержек с доводкой форсированных двигателей пришлось довольствоваться серийными РД-9БФ.
В таком виде СМ-12 в апреле начал заводские летные испытания. Судя по всему, первый полет и основной объем этих испытаний выполнил летчик К.К. Коккинаки. После 15 полетов испытания СМ-12/1 продолжили с двигателями РД-9БФ-2, но осенью машину вновь поставили на доработку. На этот раз ее оснастили, как тогда казалось, более перспективными, двигателями Р3-26. Двигатель РЗ-26 с увеличенной тягой на форсаже (3800 кг) на больших высотах полета, разработанный в ОКБ-26, являлся модификацией двигателя РД-9Б. На нем были проведены конструктивные улучшения с целью повышения надежности включения форсажа на больших высотах и повышения устойчивости работы на переменных режимах.
Первый экземпляр, получивший обозначение СМ - 12 /1, выполнявший ранее программу испытаний с двигателями РД-9БФ и РД-9БФ-2, был оснащен новыми двигателями и отправлен на заводские летные испытания 21 октября 1957 г. Почти параллельно с этой машиной дорабатывали второй МиГ-19С под двигатели РД-9БФ-2 с системой впрыска воды. В общем-то, эта машина, получившая обозначение СМ-12/2, как раз и предназначался для доводки этого двигателя, но к лету 1958 г. он так и не поступил на опытный завод ОКБ, и вместо него установили двигатели Р3-26.
Следующий образец СМ - 12 /3 уже являлся эталоном для серийного производства и поэтому на нем выполнили полный объем всех конструктивных изменений. Аэродинамика самолета была улучшена, за счет использования сверхзвукового диффузора с автоматически управляемым двухпозиционным конусом на входе в канал воздухозаборника, в связи с чем носовая часть фюзеляжа была удлинена на 670 мм. Также установили гидроусилители с полусвязанными золотниками БУ-14МСК и БУ-13МК вместо БУ-14МС и БУ-13М, а для повышения надежности провели доработку гидросистемы бустерного управления - исключили не продублированные участки гидросистем к бустерам и все резиновые шланги заменили стальными бесшланговыми соединениями. Кроме того, СМ - 12 /3 оснастили радиодальномером СРД-5 "База-6" вместо СРД-1М. Остальное оборудование самолета и его агрегаты остались такими же, как и на серийном МиГ-19С. Все вышеперечисленные доработки естественно привели к увеличению веса самолета , из-за чего конструкторам пришлось оставить на самолете только две крыльевые пушки НР-30 с боезапасом по 73 патрона, а удлинение носовой части фюзеляжа позволило также снять с них локализаторы. Для сохранения центровки самолета СМ - 12 /3 на нем изменили установку балок для подвески блоков ОРО-57К, которые разместили в передней части крыла с целью смещения центра тяжести самолета вперед. Взлетный вес самолета СМ - 12 /3 в результате проведенных конструктивных изменений, даже при снятой фюзеляжной пушке, увеличился по сравнению с взлетным весом серийного МиГ-19С на 84 кг.
19 декабря 1957 г. СМ - 12 /3 и СМ - 12 /1 были предъявлены в ГК НИИ ВВС на государственные летные испытания с целью снятия основных летно-технических данных и определение возможности принятия самолета СМ - 12 на вооружение ВВС. В соответствии с приказом Главкома ВВС, ГК НИИ ВВС 15 апреля 1958 года представил предварительное заключение о возможности запуска самолета СМ - 12 в серийное производство. За время государственных испытаний на самолете СМ - 12 /3 было выполнено 112 полетов и на СМ - 12 /1 -40 полетов. В ходе испытаний на истребитель СМ - 12 /3 установили двигатели РЗ-26 с клапанами сброса топлива для предотвращения самовыключения двигателей при стрельбе реактивными снарядами, а также проведены доработки хвостовой части фюзеляжа по улучшению температурных условий ее работы. В процессе испытаний СМ - 12 показал отличные скоростные, разгонные и высотные характеристики. Максимальная скорость горизонтального полета при работе двигателей на форсаже на высоте 12500 м составила 1926 км/час, что на 526 км/час больше максимальной скорости серийного МиГ-19С на этой же высоте (на высоте 10000 м преимущество в скорости составило 480 км/час.
Время разгона на высоте 14000 м со скорости, соответствующей числу М=0,90, до скорости 0,95 от максимальной равнялось 6,0 мин (расход топлива 1165 кг), а время разгона на этой же высоте до 0,95 максимальной скорости горизонтального полета самолета МиГ-19С было в два раза меньше и составило 1,5 мин вместо 3,0 мин у МиГ-19С. Расход топлива в этом случае на самолете СМ - 12 - 680 кг, а на МиГ-19С - 690 кг.
При разгоне в горизонтальном полете с подвесными топливными баками емкостью по 760 л, на высоте 12000 м достигалось число М=1,31-1,32, что практически соответствовало максимальной скорости самолета МиГ-19С без баков. Поведение самолета СМ - 12 при этом было нормальное. Правда, при разгоне самолета на высотах ниже 10000 м при работе двигателей на форсаже, нарушалась очередность выработки топлива из баков, что могло привести к полной выработке топлива из первого бака при наличии топлива в третьем и четвертом баках , что нарушало центровку самолета со всеми вытекающими последствиями.
Практический потолок СМ - 12 на форсаже при режиме набора высоты на дозвуковой скорости (М=0,98) составил 17500 м, что на 300 м превысило практический потолок серийного самолета МиГ-19С на этом же режиме набора. При этом время набора и расход топлива СМ - 12 остались практически такие же, как и на МиГ-19С. Однако на практическом потолке на дозвуковом режиме полета на самолете СМ - 12 , как и на МиГ-19С, возможен был только горизонтальный полет. Выполнение даже незначительного маневрирования вело к потере скорости или высоты.
Практический потолок самолета СМ - 12 на сверхзвуковой скорости полета (М=1,2) также составил 17500 м, правда при этом расход топлива увеличился на 200 л. Но в полете на потолке на сверхзвуковом режиме СМ - 12 уже имел возможность выполнять ограниченное маневрирование в горизонтальной и вертикальной плоскостях с креном не более 15-25°.
Кроме того, самолет СМ - 12 по сравнению с серийным МиГ-19С, имел более высокие динамические качества за счет того, что он мог выходить на большие скорости полета. Так в полете с набором высоты и разгоном в процессе набора до М=1,5 к высоте 15000 м самолет с уменьшением скорости мог кратковременно выходить на высоту до 20000 м со сверхзвуковой скоростью (М=1,05). Остаток топлива при выходе на высоту 20000 м составлял 680 л.
Естественно, "прожорливость" двигателей РЗ-26 при работе на форсаже и возросшие при этом расходы топлива привели к тому, что СМ - 12 проиграл самолету МиГ-19С по дальности полета, так как запас топлива (2130 литров) остался без изменения. В результате максимальная практическая дальность полета без подвесных баков на высоте 12000 м уменьшилась с 1110 км до 920 км, т.е. на 17%. Два 760-литровых подвесных бака, заправленными по 600 л, хоть и позволили увеличить ее до 1530 км, но и это было на 260 км меньше, чем на серийном самолете МиГ-19С.
Кроме того, после разгона в горизонтальном полете на высоте 12000-13000 м до максимальной скорости равной 1900-1930 км/час запас топлива оставался не более 600-700 литров, что снижало возможность использования скоростей, близких к максимальным.
При выполнении полета на форсаже в сторону от аэродрома с условием посадки на свой аэродром с 7% остатком топлива (150 литров) самолет СМ - 12 без подвесных баков мог достигать на высоте 14000 м скорости, равной 1840 км/час (меньше максимальной скорости на этой высоте на 60 км/час), однако продолжать дальнейший полет на этой скорости не мог. При этом самолет уходил от аэродрома вылета на расстояние порядка 200 км.
Взлетно-посадочные характеристики (без подвесных баков и с убранными закрылками) претерпели изменения не в лучшую сторону. Длина разбега и взлетной дистанции (до набора высоты 25 м) самолета СМ - 12 с включением форсажа на разбеге составили соответственно 720 ми 1185 м, против 515 м и 1130 м у МиГ-19С, а с включением максимала на разбеге - 965 м и 1645 м у СМ - 12 и 650 м и 1525 м у МиГ-19С.
В связи с высоким температурным режимом в хвостовой части фюзеляжа технический состав, обслуживающий самолет , должен был более тщательно производить осмотр хвостовой части фюзеляжа на отсутствие прогаров, короблений и следить за наличием равномерных зазоров между удлинительной трубой двигателя и экраном фюзеляжа.
Тем не менее сами двигатели РЗ-26 за весь период испытаний проявили себя с лучшей стороны. При наборе высоты, в горизонтальном полете и при планировании они работали устойчиво во всем рабочем диапазоне изменения высот и скоростей полета самолета СМ - 12 , а также при выполнении фигур пилотажа, в том числе при кратковременном действии отрицательных и близких к нулю вертикальных перегрузок (без признаков масляного голодания).
Запас устойчивости по помпажу на форсажном и максимальном режимах при испытаниях составил не менее 12,8-13,6%, что соответствовало лучшему мировому уровню. Однако в связи с применением на двигателях РЗ-26 лопаток 2-5 ступеней компрессора из алюминиевого сплава военные потребовали от Главного конструктора ОКБ-26 проведения конструктивных мероприятий по обеспечению стабильности помпажных характеристик двигателей РЗ-26 по мере выработки ресурса.
Двигатели РЗ-26 также работали устойчиво при пробах приемистости от режима малого газа до номинального, максимального или форсажного режимов и при дросселировании с этих режимов до режима малого газа на земле и в полете на высотах до 17000 м при плавных и резких (за 1,5-2,0 сек) перемещениях рычагов управления.
Форсаж двигателей надежно включался до высот 15500 м на скоростях 400 км/час по прибору и более, что расширяло боевые возможности самолета СМ - 12 на больших высотах по сравнению с самолетом МиГ-19С. Таким образом, основные эксплуатационные параметры работы двигателей во всех случаях находились в нормах технических условий. К работе двигателей у военных не было особых претензий, что не скажешь о системе их запуска. Так запуск двигателей РЗ-26 на земле оказался значительно хуже, чем РД-9Б на самолете МиГ-19С. При температурах ниже -10 С запуск был возможен только от аэродромного агрегата АПА-2. Автономный запуск двигателей при минусовых температурах практически невозможен, а запуск двигателей, в особенности запуск второго двигателя при работающем первом, от бортовой аккумуляторной батареи 12САМ-28, а также от стартовой тележки СТ-2М был ненадежным даже при положительных температурах атмосферного воздуха. В связи с этим военные потребовали от ОКБ-26 и ОКБ-155 провести мероприятия по повышению надежности, обеспечению автономности и сокращению времени запуска на земле двигателей РЗ-26. Запуск двигателей в полете происходил надежно на высоте 8000 м при скорости по прибору более 400 км/ час, а на высоте 9000 м при скорости по прибору более 500 км/час.
На самолете СМ - 12 была обеспечена устойчивая работа двигателей РЗ-26 при стрельбе из пушек НР-30 без локализаторов на высотах до 18000 м и стрельбе реактивными снарядами С-5М без использования клапанов сброса топлива на высотах до 16700 м. Для проверки устойчивости работы двигателей РЗ-26 при стрельбе снарядами С-5М из блоков ОРО-57К стрельба производилась при всех возможных условиях полета. Во всех полетах с серийно-залповой стрельбой снарядами С-5М и стрельбой из пушек НР-30 без локализаторов двигатели РЗ-26 с отключенными клапанами сброса топлива работами устойчиво. Число оборотов и температура газов за турбиной двигателей при стрельбе практически не изменялись. Это свидетельствовало о нецелесообразности установки клапанов сброса топлива на двигателях РЗ-26 при применении на самолете СМ - 12 реактивных снарядов С-5М из 4-х блоков ОРО-57К. Характеристика технического рассеивания при стрельбе в тире и устойчивость пристрелки пушечного вооружения соответствовали требованиям ВВС, и не превышали двух тысячных дальности. Однако при стрельбе из пушек на числах М=1,7 самолет СМ - 12 имел значительные колебания по крену и несколько меньшие по углу тангажа, парировать которые отклонением органов управления не представлялось возможным, так как самолет начинал еще больше раскачиваться. Естественно это сказывалось отрицательно на точность стрельбы.
Реактивное вооружение в процессе испытаний также работало надежно. Сила отдачи при серийно-залповой стрельбе 32 реактивными снарядами С-5М (по 4 снаряда в каждом залпе) ощущалась значительно меньше, чем при стрельбе из пушек НР-30. Однако установленный на самолете прицел АСП-5Н-В4 не мог обеспечить необходимую точность стрельбы снарядами С-5М, что снизило эффективность боевого применения реактивного вооружения.
Дальность действия радиодальномера СРД-5А не обеспечила использование всего диапазона дальности, отрабатываемого прицелом (до 2000 м). Если дальность действия радиодальномера по самолету МиГ-19 при атаках под ракурсом 0/4 составляла 1700-2200 м, то при атаках под ракурсами 1/4 и более только 1400-1600 м. При этом сопровождение по дальности осуществлялось устойчиво. Ложных захватов радиодальномером в момент стрельбы из пушек не отмечено. Радиодальномер также устойчиво срабатывал по земле с высоты 1000 м. Дальность действия станции защиты хвоста "Сирена-2" при атаке самолетом Як-25М с радиолокационным прицелом РП-6 с задней полусферы с ракурсом 0/4 составила 18 км, что соответствовало требованиям ВВС .
По мнению ведущих летчиков-испытателей и летчиков облета истребитель СМ - 12 по технике пилотирования во всем диапазоне эксплуатационных скоростей и высот полета, а также на взлете и посадке практически не отличался от самолета МиГ-19С.
Устойчивость и управляемость самолета СМ - 12 в диапазоне эксплуатационных скоростей и высот полета в основном аналогичны устойчивости и управляемости самолета МиГ-19С, за исключением более выраженной по сравнению с МиГ-19С неустойчивости по перегрузке на околозвуковых скоростях полета на больших углах атаки. Неустойчивость по перегрузке в большей степени проявлялась при наличии наружных подвесок или с выпущенными воздушными тормозами.На самолете СМ - 12 выполнялись фигуры простого, сложного и высшего пилотажа: петли и полупетли, перевороты и пикирования, боевые развороты, бочки, виражи-спирали, разгоны и торможения. При этом выполнение вертикальных и горизонтальных фигур пилотажа на самолете СМ - 12 аналогично выполнению их на самолете МиГ-19С. Координированные скольжения возможно было выполнять во всем диапазоне скоростей и чисел М, крен при этом на больших приборных скоростях и числах М не превышал 5-7°.
Полеты для проверки аварийного электрического управлении стабилизатором выполнялись на скоростях по прибору до 1100 км/час на высотах 2000-10000 м и до чисел М=1,6 на высотах 11000-12000 м. Пилотирование самолета при этом, требовало от летчика более точных .движений ручкой управления, особенно в диапазоне чисел М=1,05-1,08. Неточность движения ручкой управления могла привести к раскачке самолета . По мнению летчиков-испытателей учитывая все отмеченные выше преимущества и недостатки самолета СМ - 12 по сравнению с МиГ-19С, было целесообразно рекомендовать его к принятию на вооружение частей ВВС вместо самолета МиГ-19С, при условии устранении выявленных дефектов.
В связи с этим ГК НИИ ВВС просил Председателя Госкомитета СМ СССР по авиатехнике обязать ОКБ-155 отработать образец самолета СМ - 12 для серийного производства и предъявить его на контрольные испытания до запуска в серию, с выполнением на нем необходимых доработок.
Но делать это не пришлось. Руководство МАП необоснованно сочло, что резервы машины уже исчерпаны, и совершенствовать ее не имеет смысла.
Кроме того, в это время уже успешно проходили испытания прототипа истребителя МиГ-21, обладавшего более высокими характеристиками, чем самолеты семейства «СМ». В целом, все говорит о том, что работы по СМ-12 и его модификациям велись для подстраховки, на случай неудачи с будущим МиГ-21.
Тем не менее на этом история истребителей СМ - 12 не закончилась. В дальнейшем самолеты СМ - 12 /3 и СМ - 12 /4 внесли немалый вклад в отработку управляемых ракет К-13, которые впоследствии долгое время находились на вооружении истребительной авиации.
Как видим, единственным недостатком самолетов СМ-12 была малая дальность полета, особенно на форсажном режиме. Данный недостаток был следствием прожорливости используемых на нем двигателей РЗ-26. Однако, следует отметить тот факт, что значительно позднее в Китае на МиГ-19 также было установлено сверхзвуковой воздухозаборник с неподвижным центральным телом. Самолет получил наименование J-6HI и при двигателях РД-9 развивал скорость до 1700км/ч.
По сравнению с китайским аналогом , СМ-12 имел более прогрессивное, , входное устройство, а также облагороженную аэродинамику. Поэтому можно утверждать, что со штатными двигателями РД-9, СМ-12 мог достичь скорости порядка 1800км/ч, при сохранении дальности в 1300км. Таким образом, на базе МиГ-19 ОКБ-155 удалось создать вполне удачный истребитель, способный противостоять любым американским машинам «сотой» серии, т.е. выполнять основные требования, предъявляемые к МиГ-21.
Тактико-технические характеристики СМ-12/3
Размах крыла, м 9.00
Длина, м 13.21
Высота, м 3.89
Площадь крыла, м2 25.00
- пустого самолета
- максимальная взлетная 7654
- топлива 1780
Тип двигателя 2 ТРД Р3М-26
Тяга, кгс 2 х 3800
Максимальная скорость, км/ч 1926
Практическая дальность, км
- нормальная 920
- с ПТБ 1530
Скороподъемность, м/мин 2500
Практический потолок, м 17500
Макс. эксплуатационная перегрузка 8
Экипаж, чел 1
Использованная литература:
Авиация и космонавтика 1999 07
Ефим Гордон. "Первый советский сверхзвуковой"
Крылья России. "История и самолеты ОКБ "МиГ"
Крылья Родины. Николай Якубович."Истребитель МиГ-19"
Авиация и время 1995 05
Николай Якубович "Первые сверхзвуковые истребители МиГ-17 и МиГ-19"
Информация