Na początku lat 50. ubiegłego wieku w Związku Radzieckim istniały tylko dwa biura projektowe myśliwców: A. I. Mikojan i A. S. Jakowlewa. Wydawałoby się, że powinni byli stać się głównymi konkurentami w tworzeniu nowego typu myśliwca. Ale, jak opisano w pierwszej części, Jakowlew został po prostu wyciśnięty z konkurencji. Jednak konkurencja i tak okazała się dość intrygująca. Główny rywal A. I. Mikojan, zhańbiony PO. Suchoj, ostatnio mianowany zarządzeniem Ministerstwa Przemysłu Obronnego nr 223 z 14 maja 1953 r., Główny Projektant OKB-1 zamiast W. W. Kondratiew. Wcześniej w 1949 biuro projektowe Pawła Osipowicza zostało zamknięte z powodu jego konfliktu z ministrem sił zbrojnych ZSRR N. A. Bułganin. Według oficjalnej wersji to biuro konstrukcyjne zostało zlikwidowane w związku z katastrofą doświadczonego samolotu przechwytującego Su-15 i ogólną „nieefektywnością” prac: wszak w czasie istnienia biura konstrukcyjnego tylko jedna maszyna Su-2 był adoptowany.
Po przyjęciu bazy materiałowej na terenie Lotniska Centralnego P. O. Suchoj natychmiast zabrał się do rekrutacji ludzi i rozwiązywania problemów organizacyjnych. A 5 lipca 1953 r. Wydano znany dekret Rady Ministrów ZSRR, który nakazał biuru projektowemu „myśliwiec” rozpoczęcie opracowywania nowych typów samolotów; przeznaczony do wysokich prędkości lotu naddźwiękowego (co najmniej 1750 km / h). Z poziomu określonych charakterystyk było jasne, że tworzony samolot miał stać się nie tylko nową maszyną, ale zapewnić znaczny przełom w maksymalnej prędkości. Przypomnijmy, że do 1953 r. w ZSRR w ogóle nie było seryjnych samolotów naddźwiękowych. Pomimo nowości i złożoności zadania, nowo utworzony zespół, kierowany przez P. O. Sukhima, aktywnie zaczął rozwijać projekt. Podstawą był projekt Su-17 (R), przygotowany jeszcze w 1948 roku.
Rzuty samolotów Su-17 (R)
Praca przebiegała w dwóch kierunkach. Pierwszy to myśliwiec frontowy (to on stał się głównym konkurentem MiG-21), a drugi to myśliwiec przechwytujący obrony powietrznej. Oba samoloty zostały opracowane w dwóch wersjach różniących się skrzydłami: jedna z tradycyjnym skrzydłem skośnym, druga z nowym trójkątnym skrzydłem. Myśliwiec na linii frontu ze skośnym skrzydłem otrzymał oznaczenie S-1 (Strelka), a z trójkątnym skrzydłem - T-1. Myśliwce przechwytujące zostały odpowiednio nazwane: C-3 i T-3. Sukhoi chciał równolegle przetestować oba typy skrzydeł i wprowadzić do użytku najlepszą opcję. Po przeprojektowaniu wstępnego projektu „R” zgodnie z najnowszymi zaleceniami TsAGI, samoloty C1/C3 zastosowały skrzydło o nachyleniu 60° wzdłuż linii cięciwy 1/4 o profilu symetrycznym o względnej grubości 7% i wszechstronny poziomy ogon. W tym samym czasie zainstalowano wysokociśnieniowy układ hydrauliczny, nieodwracalny system sterowania doładowaniem dla wszystkich kanałów, regulowany osiowo wlot powietrza z wysuwanym korpusem centralnym i wiele innych. Liczba dział na pokładzie została ograniczona do dwóch – po jednym w każdym skrzydle samolotu. Aby osiągnąć S-1 / S-3 wyższe prędkości lotu niż „R”, Pavel Osipovich również zdecydował się na zastosowanie nowego silnika turboodrzutowego (TRD) zaprojektowanego przez A. M. Kołyska AL-7F z deklarowanym ciągiem na dopalaczu 10 000 kgf. To prawda, że silnik nie był jeszcze gotowy, a jako środek tymczasowy prototyp mógł zostać wyposażony w wersję bez napędu AL-7, która rozwijała o trzecią siłę ciągu. Obliczenia wykazały, że nawet przy tak słabym silniku turboodrzutowym samolot „C” osiągnie prędkości ponaddźwiękowe.
Projekt myśliwca S-1 szedł dość żwawo, ponieważ jego konstrukcja w dużej mierze powtórzyła zbudowaną wcześniej „R”. Oczywiście jak na swoje czasy Su-17 był konstrukcją rewolucyjną i zaawansowaną, ale od jego powstania minęło już 5 lat, co czasem było ignorowane przez personel KB. Doprowadziło to do tego, że do czasu ukończenia projektu przebieg prac został zakłócony przez dowódcę brygady typów generalnych E. G. Adlera. Pisał o tym w swoich wspomnieniach w następujący sposób: „Popychany euforią związaną z Su-17, zrujnowanym w 1948 roku, biernie obserwowałem, jak pilnie powtarzali młodzi pracownicy zespołu projektowego Sizov, Ryumin, Ponomarev i Polyakov. główne cechy tego ideału… Ale gdy rysunki z zespołu projektowego przeniosły się do głównych zespołów biura projektowego, stopniowo narastało we mnie poczucie niezadowolenia i pojawiło się inne konstruktywne rozwiązanie. Podpisując rysunki z coraz większym obrzydzeniem, w końcu nie mogłem się oprzeć i poszedłem do Suchego z poczuciem winy…”
W rozmowie z Suchojem Adler zaproponował znaczne zrewidowanie projektu. Demokratyczny i spokojny Suchoj aprobował „rewolucję”. Adler kilka dni później przedstawił zespołowi swoje poglądy na zmianę projektu. Główne zmiany dotyczyły lokalizacji podwozia głównego – miały zostać przeniesione z kadłuba do skrzydła, a wolną przestrzeń miały zająć zbiorniki paliwa. Regulowany usterzenie poziome z elewatorami należy zastąpić stabilizatorem obracającym się na wszystkie strony. Musiał być przeniesiony z kila na ogon kadłuba, ponieważ kil nie pasował do potężnych boosterów.
Początkowo innowacje firmy E. G. Adler nie został odrzucony, a brygady zaczęły wypracowywać nowe zadanie. Jednak przestawienie podwozia wymagało zmiany układu napędowego skrzydła i układu kinematycznego samego podwozia. W systemie sterowania pojawiły się pewne niuanse itp. Praca zwolniła. Sam Adler spędzał dużo czasu nie tylko na rozwiązywaniu zaistniałych problemów, ale także na przekonywaniu pracowników, że mają rację, co de facto sprawiło, że stał się bardzo złym życzeniem. Konflikt narastał, a E. G. Adler został zmuszony do opuszczenia Suchoja w Biurze Projektowym Jakowlewa. W wyniku tej historii Adler napisał: „Z porównawczego obliczenia masy dwóch wariantów konstrukcyjnych Su-7 w tym samym czasie stwierdzono, że całkowita oszczędność wagi w nowej wersji wyniosła 665 kg… Nie będę ukrywał, że przyjemnie to usłyszeliśmy, gdy pewnego dnia skąpy w pochwałach Suchoj, mimo wszystko rzucił na jednym ze spotkań zdanie: „Według schematów Adlera, struktury są łatwiejsze do uzyskania.”
Ukończony projekt S-1 miał bezpretensjonalny cylindryczny kadłub o dużym wydłużeniu, przedni wlot powietrza z centralnym stożkiem, skośne skrzydło i pojedynczą płetwę ogonową. Wszystkie te rozwiązania projektowe miały na celu zmniejszenie oporu aerodynamicznego i osiągnięcie dużych prędkości, zwłaszcza że taki schemat był w jak największym stopniu badany przez TsAGI. A jeśli szybowiec S-1 był znany, a nawet klasyczny dla samolotów krajowych, to elektrownia była wówczas wyjątkowa. Podczas opracowywania nowego silnika turboodrzutowego AL-7, Arkhip Michajłowicz Lyulka postanowił osiągnąć wzrost ciągu poprzez zwiększenie stopnia sprężania powietrza w sprężarce. Problem ten można było rozwiązać, po prostu dodając etapy, ale jednocześnie rosła waga i wymiary silnika. I udało się zastosować tak zwany kompresor naddźwiękowy. W nim, dzięki specjalnemu profilowi łopatek, przepływ powietrza między nimi porusza się szybciej niż prędkość dźwięku. Ma mniej kroków, ale ciśnienie powietrza jest większe. W związku z tym mniejsza waga i większa przyczepność.
Jednak bardzo trudno jest osiągnąć stabilną pracę kompresora naddźwiękowego. Dodatkowo ostrza poddawane są dużym obciążeniom, a nawet drobne nacięcia na powierzchni mogą doprowadzić do ich zniszczenia. Ze względu na te niedociągnięcia zwykle nie wszystkie etapy są naddźwiękowe, ale tylko kilka, wtedy łatwiej je uruchomić. Cradle postanowił, że tylko pierwszy stopień będzie naddźwiękowy. Pod względem skuteczności zastąpił 3-4 poddźwiękowe.
Aby zwiększyć głowicę ciśnieniową, zwiększono średnicę koła nowego stopnia, ale średnica starych stopni pozostała taka sama, z tego powodu na ścieżce powietrza utworzył się charakterystyczny garb. Podczas testów silnik zaczął działać i wykazywał obliczoną charakterystykę, ale jego garb nie dawał spokoju zespołowi projektowemu. Ale wszystkie ich próby naprawienia „brzydoty” nie zakończyły się sukcesem. Gładki kompresor uparcie nie chciał działać. Ostatecznie został sam, a niezwykły kształt toru przepływu sprężarki AL-7 stał się jego znakiem rozpoznawczym.
Cradle nawet żartował na ten temat. Pewnego dnia jego OKB odwiedziła amerykańska delegacja General Electric. Wiodący specjalista firmy, widząc sprężarkę „siódemki”, zapytał ze zdziwieniem Lyulkę: „Dlaczego twój silnik ma garbatą sprężarkę?” Na co żartobliwie odpowiedział: „Taki jest od urodzenia!”
Stopień naddźwiękowy podniósł stopień sprężania sprężarki AL-7 do 9, 1. Podczas gdy w poprzednim AL-5 z konwencjonalną sprężarką wynosił on tylko 4, 5. Maksymalny ciąg wzrósł o 1340 kgf w porównaniu z „piątką”.
Konkurencyjny silnik AM-11 (RIF-300), opracowany dla samolotu Mikojana w Mikulińskim Biurze Projektowym, miał całkowicie naddźwiękową sześciostopniową sprężarkę. Ale General Electric za silnik przeznaczony dla amerykańskiego myśliwca frontowego F-104 (który był uważany za głównego wroga w projektowaniu radzieckich maszyn) poszedł w prosty sposób na zwiększenie liczby etapów. Konstruktorzy zgromadzili ich 17 w J79 (należy przypomnieć, że koszt jednej łopatki silnika odrzutowego to kilkadziesiąt dolarów, a koszt silnika rośnie proporcjonalnie do liczby stopni. Ponadto wymiary i waga silnika rośnie.)
Projektanci poszli zupełnie innymi drogami zarówno w zapewnieniu stabilności pracy silnika, jak iw walce z przepięciami. Kołyska zastosowała obejście powietrza ze ścieżki przepływu. „Nadmiar” powietrza był usuwany z czwartego i piątego stopnia i wyrzucany do atmosfery przez otwory w obudowie silnika, które zrównano z dwoma wycięciami w górnej części kadłuba samolotu. W stanie normalnym otwory w silniku były zakryte stalowymi taśmami. Bypass był najprostszym i jednocześnie najbardziej nieekonomicznym systemem. W momencie otwarcia otworów w obudowie silnika turboodrzutowego ciąg spadł, a zużycie paliwa wzrosło.
W General Electric dla stabilności silnika zastosowano łopatki kierujące sprężarki rotacyjnej. Ten system praktycznie nie miał skutków ubocznych, ale jest o rząd wielkości bardziej skomplikowany i droższy niż obejście. W silniku Mikulina zastosowano dwustopniową sprężarkę, która w ogóle niczego nie wymagała, cała regulacja zapewniała rotację wirników niskiego i wysokiego ciśnienia z różnymi prędkościami.
Porównując silniki, musisz wiedzieć, że bardziej zaawansowany silnik turboodrzutowy to taki, który osiąga ciąg określony przez klienta przy minimalnej masie, wymiarach i zużyciu paliwa. Co więcej, każdy dodatkowy kilogram masy silnika powoduje wzrost masy samolotu o około trzy kilogramy.
Projektowy poziom doskonałości silnika można określić na podstawie jego ciężaru właściwego - stosunku masy do maksymalnego ciągu. Im jest mniejszy, tym lepiej: tym bardziej racjonalnie wybiera się jego konstruktywny schemat.
Jak widać z analizy tabeli, silnik AM-11 (R11F-300) AA można słusznie nazwać najlepszym z trzech silników turboodrzutowych. Mikulina. Silniki AL-7 Ljulkowa nie należały do najlepszych w swojej klasie, ale ich ciąg nie miał sobie równych, na czym polegał Suchoj. Jednak bardzo duży silnik, jego układy i paliwo można było umieścić tylko w wystarczająco obszernym kadłubie. W rezultacie S-1 wyglądał bardzo imponująco na tle konkurentów krajowych i zagranicznych.
Su-7 prezentował się również imponująco na tle myśliwców poprzedniej generacji.
W listopadzie 1953 r. broniono projektu myśliwca frontowego ze skośnym skrzydłem (wariant „S-1”), aw lutym 1954 r. uchwalono makiety komisji. Rozkazem MAP nr 135 z 26 października 1953 r. OKB-1 została przeniesiona jako baza produkcyjna do filii zakładu nr 51 MAP.
1 czerwca 1955 r. na LII w Żukowskim otwarto stację prób w locie (LIS) zakładu nr 51 - do zakończenia budowy S-1 pozostało tylko kilka tygodni. Po przetestowaniu zespołów i systemów samolot został przetransportowany z Moskwy do LIS pod osłonami z zachowaniem wszelkich przepisów bezpieczeństwa i eskortą policyjną na motocyklach w nocy z 15 na 16 lipca 1955 roku. Zespołem testowym kierował wiodący inżynier V. P. Baluev. Ponieważ OKB-51 nie miał jeszcze własnych pilotów testowych, A. Kochetkov z Państwowego Instytutu Badań Naukowych Sił Powietrznych Czerwonego Sztandaru (GK NII VVS), który wcześniej przetestował pierwszy samolot odrzutowy P. O. Suchoj Su-9. 27 lipca AG Kochetkov wykonał pierwsze kołowanie w C-1. Po tym nastąpiły nowe przejazdy już z oderwaniem przedniego koła, ale pomimo braku komentarzy na temat samochodu, data pierwszego lotu była nadal przesunięta. 6 września Suchoj wysłał zgłoszenie do MAP na pierwszy lot C-1, ale wydarzenia następnego dnia wprowadziły własne poprawki. 7 września zaplanowano kolejne kołowanie i małe podejście, ale gdy tylko samochód oderwał się od pasa, nagle poszybował na 15 metrów. Długość pasa startowego z przodu była zdecydowanie niewystarczająca. Pilot nie miał innego wyjścia, jak tylko pomóc samej „latającej” maszynie. Po zwiększeniu ciągu silnika turboodrzutowego do maksymalnej prędkości A. G. Kochetkov kontynuował swój lot. Po wykonaniu lotu po okręgu C-1 wykonał lądowanie. Za uratowanie prototypu pilot został wyróżniony i otrzymał premię w wysokości miesięcznej pensji. Nastróju szefa nie zepsuł nawet fakt, że konkurenci zdołali go wyprzedzić - ich samochody wzbiły się do skrzydła w 1954 roku. Mikojan jako pierwszy wyróżnił się - jego E-2 pod kontrolą E. K. Mosołow wystartował 14 lutego, a dwa i pół tygodnia później myśliwiec Johnsona XF-104A wystartował z fabrycznego pasa startowego.
Pierwszy etap testów fabrycznych S-1, wyposażonego w silnik turboodrzutowy z dopalaczem AL-7, zakończył się 23 stycznia 1956 roku. Do tego czasu samochód wykonał 11 lotów i leciał cztery godziny i pięć minut. Jednocześnie możliwe było przekroczenie bariery dźwięku w locie poziomym oraz wyznaczenie głównych charakterystyk stateczności i sterowności samolotu. W międzyczasie konstruktorzy silników przygotowali lotną kopię silnika AL-7F z dopalaczem i regulowaną dwupozycyjną dyszą. Maksymalny ciąg silnika wynosił 6850 kg, a dopalacz 8800 kg. Po drobnych modyfikacjach został zainstalowany na C-1, aw marcu 1956 rozpoczął się drugi etap testów maszyny. Już w pierwszych lotach, po włączeniu dopalacza, samolot bez problemu rozpędzał się do prędkości M=1,3-1,4. Jeszcze jeden krok i szlaban na M=1,7. przy dwóch prędkościach dźwięku!
W każdym nowym locie, aby zmniejszyć ryzyko utraty jedynego prototypu, prędkość zwiększano o 0,1 Macha. 9 czerwca samolot osiągnął prędkość 2070 km/h (M=1,96), ale nagle rozpoczął się gwałtowny wzrost wlotu powietrza, któremu towarzyszyło drżenie dziobu kadłuba, trzaski i „bulgotanie” w kanale wlotowym, a także okresowe zmiany ciągu silnika. Makhalin, wyłączając dopalacz, zwolnił. Przypływ ustał. Następny lot zakończył się tak samo. Stało się jasne, że loty w celu osiągnięcia maksymalnej prędkości będą musiały zostać wstrzymane do czasu wyjaśnienia przyczyn gwałtownego wzrostu i opracowania środków do jego przezwyciężenia. Ale nawet wtedy osiągnięta prędkość przekroczyła wymagany TTT Sił Powietrznych, co wzbudziło entuzjazm klienta i kierownictwa MAP, ponieważ obiecywało gwałtowny wzrost maksymalnej prędkości w porównaniu do najszybszego ówczesnego radzieckiego myśliwca MiG-19… w silnik i zjawiska przeciągnięcia na łopatkach stopnia naddźwiękowego. Następnie projektanci zmienili kształt stożka nosa, co pozwoliło Makhalinowi rozpędzić się do 2,03 M (2170 km/h) i wreszcie wziąć „drugi dźwięk”.
Samolot S-1 podczas testów przy maksymalnej prędkości
Bibliografia:
Adler E. G. Ziemia i niebo. Notatki projektanta samolotów.
Markovsky V. Yu., Prichodchenko I. V. Pierwszy naddźwiękowy myśliwiec-bombowiec Su-7B. "Wyjdź z cienia!"
Lotnictwo i czas // 2011. №5. „Samolot epoki klasycyzmu odrzutowego”.
AviO. Antologia Su-7.
Skrzydła Ojczyzny // Adler E. G. Jak narodził się Su-7.
Samolot Tsikhosh E. Naddźwiękowy.
Skrzydła Ojczyzny // Ageev V. Na progu „drugiego dźwięku”.
Astakhov R. Myśliwiec linii frontu Su-7.
Historia konstrukcji samolotów w ZSRR 1951-1965
