Истребители. Пятое поколение: Су-47 «Беркут»

Начинался он как конкурент МиГ МФИ в конкурсе на истребитель 90-х годов. Конечно, в проекте были предусмотрены все требования, предъявляемые к пятому поколению (или почти все, об этом ниже), но главное, явно видимое отличие от других самолётов – крыло с обратной стреловидностью (КОС). И если у большинства интересующихся авиацией оно вызывало лишь вопросы типа «А чё это ему крылья задом наперёд прикрутили?», то у специалистов сомнения были гораздо более обоснованы.

Эксперименты с подобным крылом известны давно. Ещё в 1944 году впервые взлетел немецкий бомбардировщик Юнкерс Ju-287, который, по понятным причинам, в серию не пошёл:

Фото warbirdsresourcegroup.org

Сразу же после войны исследовать КОС начали в ЛИИ (лётно-испытательном институте). Один из планеров П.П. Цыбина с КОС и пороховым ускорителем в 1947 году достигал скорости 1150 км/час. Затем к испытаниям КОС вернулись в 70-х годах. Вот фото продувки экспериментальной версии МиГ-23 с КОС:

Фото fan-d-or.livejournal.com

Не отставали и американцы, вот, например:

Экспериментальный Northrop Grumman X-29. Фото airwar.ru

Было и множество других экспериментов, как у нас, так и за рубежом. Чем же так упорно привлекает конструкторов такое крыло? Об этом хорошо рассказывает Павел Булат в http://www.paralay.com/stat/Bulat_9.pdf. Не вдаваясь в технические термины, перечислим вкратце его достоинства.

1. Сопротивление воздуху на дозвуковых скоростях меньше на 20%.

2. При приближении скорости полёта к скорости звука появляются так называемые ударные волны или скачки уплотнения. Это приводит опять-таки к росту сопротивления, которое называется волновым. У КОС оно меньше.

3. КОС лучше себя ведёт на больших углах атаки.

4. У КОС лучше характеристики продольной устойчивости и эффективность органов управления.

Ну и ещё пара достоинств, важных для пятого поколения.

5. Отклонённая "внутрь" передняя кромка лучше для малозаметности.

6. Оружие (ракеты и бомбы) надо прятать во внутренние отсеки, а они, по понятным причинам, должны находиться вблизи центра тяжести самолёта. У обычных самолётов там же находится и центроплан, элементы крепления крыла, что мешает созданию больших отсеков. У КОС, как мы видим из фото выше, центроплан смещён назад, оставляя место для оружейных отсеков свободным.

А из этих достоинств вытекает и лучшая манёвренность, даже без применения двигателей с управляемым вектором тяги, и большая подъёмная сила по сравнению с обычным крылом той же площади, и увеличение дальности полёта на дозвуковых скоростях, и хорошие противоштопорные характеристики...

Видите, сколько "вкусностей" соблазняют конструкторов вот уже более чем полвека? Но почему же тогда мы до сих пор не видим в серии самолётов с КОС? Логично предположить, что есть недостатки и проблемы, которые сводят на нет все достоинства. Перечислим их, опираясь на статью того же Павла Булата.

 1. Полёт на сверхзвуковых скоростях отличается от дозвуковых смещением так называемого аэродинамического фокуса (простите, не смог обойтись без спецтерминологии), а это вызывает необходимость изменения балансировки самолёта, для чего служит горизонтальное оперение. Так вот, в нормальной схеме балансировочное сопротивление значительно меньше, чем в схеме с КОС, а в схеме "утка", когда вместо стабилизатора применяется переднее горизонтальное оперение (как раз как в МиГ-1.42), это сопротивление ещё и уменьшается с ростом скорости. То бишь, самолёт с КОС плохо приспособлен для длительных полётов на сверхзвуке, а это, как мы помним, одно из требований к пятому поколению. Впрочем, конструкторы говорили, что с двумя движками тягой по 20 тонн каждый, длительный бесфорсажный сверхзвук возможен. Кто прав - не знаю.

2. При увеличении угла атаки растёт нагрузка на крыло, и оно изгибается. При этом у обычного крыла "местный" угол атаки уменьшается, у КОС - ещё больше увеличивается. Это не есть хорошо, поскольку вызывает разрушение крыла, и с этим пытались бороться, увеличивая жёсткость, что приводило к переутяжелению конструкции.

Проблема частично решилась с появлением композитов. Это углепластик и другие новые веяния. Грубо говоря, это несколько десятков слоёв специальной ткани, пропитанной отвердевающим связующим и спрессованной. Композиты во многом лучше алюминия или титана. С их появлением стало возможным задавать упругие свойства так, что местные углы атаки не увеличиваются. Правда, для этого нужно обеспечить сложную, направленную структуру жгутов углеволокна, а это говорит о его неремонтопригодности. Ведь малейшее повреждение с разрывом нитей приводит к тому, что прочность теряет не этот маленький участок поверхности, а вся панель.

Например, когда в нашем полку один солдатик с поехавшей крышей проткнул штык-ножом алюминиевую обшивку самолёта, то её просто залатали. Замените солдатика пулевой пробоиной после боевого вылета, и поймёте, что если даже композит не развалится от этой пробоины, и самолёт долетит до аэродрома, то менять придётся всю панель, никакие латки невозможны из-за потери прочности. Представьте себе такой истребитель в бою, поставки дорогих (1,5 миллиона советских рублей) крупногабаритных панелей в качестве запчастей для него и ремонт в полевых условиях.

Технологии изготовления композитов тоже сложны. Приходилось видеть по телеканалу "Дискавери", как это делают в США. Две тёти натягивают вручную слой ткани на болванку, промазывают кисточками, следующий слой, и т.д... Впрочем, смею полагать, что этот процесс постоянно совершенствуется, и знаю, что в России этим занимаются очень серьёзно.

В общем, композиты хороши для гражданской авиации. Да и там есть вопросы, например, с усталостной прочностью.

Ещё на один недостаток Су-47 указывает http://fan-d-or.livejournal.com/tag/КОС:

Теперь, познакомившись с аэродинамическоми особенностями КОС, вернёмся к столь почитаемому тусовкой за продвинутость С-37:

Глядя на компоновку С-37, мы первым делом должны отметить наличие корневого вихрегенатора!

А это означает, что неизбежно столкновение двух вихревых структур - вихря, созданного корневым вихрегенератором, и вихря, стекающего с крыла. Такое столкновение совершенно неизбежно должно привести к интенсивному бафтингу хвостового оперения, с которым по большому счёту справиться не удастся (и как показала жизнь - так и не удалось)...

Так, что аплодисменты и пускание слюней в адрес Беркута мягко говоря совершенно необоснованы - машина откровенно ошибочна в своей изначальной  концепции...

Зато у такого самолёта есть одно неоспоримое преимущество: как сказал один американский лётчик (правда, он сказал это о манёвре «кобра»), «Ого-фактор бьёт выше крыши». Это дало основания говорить, что КОС для того и применили, чтобы произвести впечатление на госкомиссию, выиграть конкурс и замкнуть финансирование на себя. А на самом деле, якобы, различные проекты будущего ПАК ФА уже прорабатывались на бумаге, и в реальности КОС никто применять не собирался. Так или нет думал М.П. Симонов, тогдашний Генеральный КБ Сухого, никто теперь не скажет, но в пользу этой версии говорит и то, что бесфорсажный сверхзвук вряд ли обеспечивался, и то, что ПАК ФА разработан совсем по другой схеме, наработки с КОС не использовали...

Тем не менее, конкурс выиграл МиГ МФИ, и судьба Су-47, казалось бы, решена: музей авиации в Монино, рядом с другими экзотическими проектами. 

Но проектом удалось заинтересовать военно-морской флот. Что же привлекло морских авиаторов? Две особенности, вытекающие из свойств КОС. Длина разбега/пробега была всего лишь 90 метров, а кроме того, КОС, благодаря большим допустимым углам атаки, допускало взлёт с трамплина авианосца с большей просадкой:

Рис. http://paralay.com

Добавлю, что эти требования особенно важны ещё и потому, что в советских авианосцах не зря отказались от паровой катапульты (как это сделано у американских авианосцев) в пользу трамплина: ведь при минусовых температурах намерзание пара - неразрешимая проблема.

А чтобы не особо афишировать новый проект, поступили очень просто: назвали его Су-27КМ (корабельный модифицированный), хотя ничего общего с Су-27 у него не было.

Конечно, самолёт пришлось основательно переработать. Кроме тормозного гака и наклонённых внутрь килей появилось плоское поворотное сопло, отделяемая при катапультировании кабина, которая позволяла дольше выжить лётчику в воде (впрочем, это заслуга знаменитого КБ "Звезда", разработавшего ранее известное на весь мир катапультное кресло К-36), а плоскости задумано было складывать по оригинальной схеме:

Рис. http://paralay.com/

Я не прочнист, но смею полагать, что система складывания крыла уж никак не добавила ему, крылу, прочности. Во всяком случае, тот факт, что ПАК ФА разработан с нуля, а не по схеме Су-47, явно говорит о том, что всех проблем с КОС решить так и не удалось, а максимальные скорости и углы атаки построенных Су-47 были существенно ограничены из-за обнаруженных усталостных дефектов крыла и центроплана. Это притом, что систему складывания крыла пока так и не внедрили.

Кроме "Ого-фактора" была проведена и мошная, как бы сказали сейчас, пиар-компания в прессе, несмотря на, казалось бы, непреодолимый гриф "Совершенно секретно". Вот как рассказывает об этом сайт "Уголок неба":

Поначалу о новом самолете было известно лишь то, что главной особенностью его аэродинамической компоновки является крыло обратной стреловидности. Представители ОКБ вообще отрицали факт существования подобного летательного аппарата. Ситуация резко изменилась, когда на страницы журнала "Вестник Воздушного Флота" (март-апрель 1996 г.) случайно (?) попала фотография, сделанная С. Скрынниковым, в то время главным редактором журнала, запечатлевшая собравшихся на заседание Военного совета ВВС России представителей руководства Военно-Воздушных Сил РФ и авиационной промышленности. Hа столе находились две модели самолетов, в одной из которых можно было узнать многоцелевой истребитель Су-27М (Су-35), а другая, окрашенная в черный цвет, с номером "32" на борту, представляла собой самолет с ПГО, крылом обратной стреловидности и "заваленными" внутрь килями. Это был явно проект истребителя нового поколения. Сама модель этого самолета имела гриф "совершенно секретно".

Пока проводилось внутреннее разбирательство, каким образом снимок попал на страницы журнала, Запад кропотливо работал над этой темой. В декабре 1997 г. английский авиационный еженедельник Flight International (11-17 декабря) опубликовал статью под названием "Сухой" выступает с проектом истребителя пятого поколения'', написанную совместно Александром Веловичем (бывшим начальником бригады в ОКБ Микояна) и Дугласом Барри. Английские специалисты сумели так обработать эту фотографию, что почти незаметная моделька стала различимой до мельчайших подробностей, благодаря чему удалось подготовить первые рисунки нового российского истребителя. В конце года в журналах Flight и Jane's Defence Weekly были опубликованы рисунки самолета С-32.

В печати прокатилась волна публикаций, в которых на основе полученных "картинок" модели С-32 авторы на все лады анализировали предполагаемые характеристики и боевые возможности нового самолета. Представители ОКБ Сухого продолжали хранить молчание, заявляя, что не знают ни о каком истребителе с крылом обратной стреловидности ("возможно, существуют какие-то проекты, но не более того..."). "Следователи-журналисты" даже сделали вывод о том, что "...в ОКБ Сухого произошла несанкционированная утечка".

В июле самолет был перевезен на аэродром ЛИИ им. М. М. Громова в Жуковском, где выполнил первые рулежки. Готовилась даже демонстрация машины на авиасалоне МАКС-97, но в последний момент руководство ВВС сочло это преждевременным. Hа МАКСе этот самолет продемонстрировали в 1999 г., но только в полете, без размещения на наземной экспозиции. Планировался его показ за рубежом, но на это не было получено разрешение со стороны Министерства обороны РФ.

25 сентября 1997 г. состоялся первый полет этого самолета, получившего вскоре обозначение "С-37-1". В этом обозначении недвусмысленно делался намек на то, что за первым должен будет последовать второй экземпляр. Самолет поднял в воздух летчик-испытатель ОКБ Сухого Игорь Вотинцев. Тридцатиминутный полет "Беркута" прошел без замечаний. Двумя неделями раньше, 7 сентября того же года, в США взлетел первый предсерийный истребитель F-22, самолет пятого поколения, построенный с учетом технологии достижения малой заметности ("стелс").

В создавшейся ситуации продолжение сокрытия от широкой публики факта создания "суховцами" нового "нашумевшего" самолета граничило с очевидной нелепостью. Hа второй день после первого полета 27 сентября в "Российской газете" появилось первое сообщение о начале испытаний "прототипа отечественного истребителя пятого поколения". 8 октября была распространена соответствующая информация по каналу ИТАР-ТАСС. Hакал информационных страстей нарастал. Большая часть дела была сделана: самолет достроен и поднят в воздух без происшествий, с помощью СМИ он удачно связан с истребителем пятого поколения, осталось только раздуть вокруг него соответствующий информационный бум. Чего-чего, а этого, как говорится, нам не занимать.

18 октября, через пять дней после совершения четвертого полета, состоялась "правительственная" презентация С-37 для руководства авиационной промышленности и Министерства обороны (правда, главком ВВС на ней не присутствовал). Журналисты не были допущены на мероприятие. 23 октября было дано "добро" на публикацию в "Hезависимой газете" и "Коммерсант-Daily" фотографий самолета С-37 и некоторых его характеристик. Hа следующий день материалы стали достоянием публики. "Коммерсант" в статье "Истребитель XXI века. С-37 поможет России завоевать рынок оружия" за подписью Леонида Заварского патриотично, но не по делу "лягнул" американцев с создаваемыми ими самолетами, договорившись до того, что "Беркут" (к этому времени уже стало известно о таком сочетании - С-37 "Беркут") "превосходит F-22 в первую очередь за счет уникального крыла обратной стреловидности". В первую очередь, это утверждение является несусветной чушью. Помимо этого, "Коммерсант" поведал о неких "подводных течениях", связанных с ОКБ Сухого и лично с М.Симоновым.

Статьи различных отечественных изданий запестрели сенсационными заголовками. Дальше был инспирирован скандал вокруг микояновского самолета "1.44", созданного в ходе разработки перспективного многофункционального фронтового истребителя (МФИ) "проект 1.42", при непременном сравнении в той или в иной степени с уже летающим С-37. Перечисленного вполне достаточно, чтобы читатели постарались расширить свои познания в отдельных обозначенных моментах и сами решили, чем же на самом деле была та злополучная фотография "на память" - несанкционированной утечкой или хорошо продуманным "вбросом". А что же "самолет с крыльями вперед"? Когда информационная "пена" улеглась, его стали называть более корректно - "экспериментальный самолет для отработки перспективных технологий", а несколько позднее он получил очередное новое обозначение "Су-47"...

Максимальная взлётная масса самолёта составила по одним данным 38,5 тонн, по другим – 40. Это в адрес тех критиков, которые кричали, что МиГ МФИ перетяжелён.

Из-за развала страны проект заглох раньше, чем закончились испытания. Достройку трёх существующих самолётов осуществляли уже за счёт КБ, а на будущих авиасалонах МАКС самолёт уже честно позиционировался не как истребитель, а как демонстратор технологий. На этом самолёте испытывалось не только КОС, но и отсек размещения вооружения, и многое другое, что пошло в дело на будущем ПАК ФА. А крупные панели из композитов, с минимумом зазоров и элементов крепления (это снижает радиолокационную заметность, массу, и улучшает аэродинамику) усердно и во всех подробностях фотографировали на выставках иностранные журналисты, среди которых всегда есть изрядная доля… м-м-м… скажем прямо, скорее шпионов, чем журналистов. 

Были, говорят, и такие испытания:

Вот такая странная история, лишний раз подтверждающая сказанное в предыдущей статье цикла о травле МиГ МФИ в прессе...

Весь цикл:

Истребители. Пятое поколение.Что это?

Истребители. Пятое поколение. Невидимки

Истребители. Пятое поколение. Недостатки невидимок

Истребители. Пятое поколение. Первый блин — F-117

Истребители. Пятое поколение. F-22 Raptor

Истребители. Пятое поколение. F-35

Истребители. Пятое поколение. Ответы

Истребители. Пятое поколение. Сверхманёвренность и "Топ Ган"

Истребители. Пятое поколение: МиГ МФИ. Травля

Истребители. Пятое поколение. ПАК ФА

Истребители. Пятое поколение: Что дальше?

Истребители. Поколение Next: Часть 1. Невидимки

Истребители. Поколение Next: часть 2. ФАР, АФАР, ЦАР, РОФАР...

Истребители. Поколение Next: часть 3. Шаг к интеллекту