История создания. 
История создания и конструктивно-технологические особенности сверхзвукового истребителя пятого поколения Т-50

Проекты советского периода

В 80-х годах советские конструкторы, пожалуй, впервые после войны обеспечили столь явное преимущество отечественных истребителей над американскими, запустив в серию МиГ-29 и Су-27 как ответ на F-16 и F-15. Не говоря уж о сверхманевренности удалось, наконец-то, выйти на примерно мировой или даже превышающий в чём-то уровень в двигателестроении.

Удалось добиться превосходных параметров и в радиолокации, что позволило видеть цели в сложных условиях (на фоне земли, в горах, в условиях помех, а также малозаметных целей) лучше, чем это могут американские бортовые РЛС. Ведь общепризнанное отставание в элементной базе, а попросту говоря, в радиодеталях, вовсе не означало отставания в радиоэлектронике, особенно там, где кроме собственно электроники нужна была и серьёзная наука, например, вопросы обработки радиолокационных сигналов, выделение целей в условиях помех и т. п. Удалось внедрить в серию нашлемную систему прицеливания и высокоманёвренные ракеты в комплекте с ней, которые обладали поворотным соплом и могли развернуться на цель буквально на пятачке. Именно из-за отсутствия таких ракет американцы отказались от внедрения подобной системы на F-16 и F-15, сочтя её неэффективной. Удалось увеличить и дальность полёта. Перегоночная дальность истребителя без подвесных баков в 4000 километров — это впечатляет.

Разумеется, не всё удалось сразу внедрить на серийных машинах, но работа продолжалась. Останавливаться и почивать на лаврах было нельзя, ведь американцы — не тот народ, чтобы смириться с превосходством потенциального противника в воздухе. И уступать позиции на оружейном рынке — тем более.

Предварительные работы по созданию многофункционального фронтового истребителя пятого поколения (МФИ) начались ещё в 1979 году. Называлось тогда это И-90 — истребитель 90-х годов. То есть, работа шла параллельно с американцами. Предусмотрен был и конкурс — в КБ Сухого разрабатывали свою версию.

С учётом необходимости защиты огромных территорий Союза, микояновцы разработали два самолёта — тяжёлый многофункциональный истребитель и лёгкий фронтовой (ЛФИ), как это было и в четвёртом поколении истребителей, причём проекты эти должны были быть максимально унифицированы. Они и выиграли конкурс у КБ Сухого, в 1986 году дальнейшую работу поручили им. С учётом того, что возможности совершенствования лёгкого МиГ-29 были далеко не исчерпаны, Заказчик решил сосредоточить усилия только на МФИ.

Рисунок 2. Многофункциональный фронтовой истребитель МиГ-1.42.

Требования Заказчика, то есть ВВС, к нему были весьма жёсткими. Самолёт должен был обладать всеми признаками пятого поколения, которые мы уже упоминали: сверхзвуковая крейсерская скорость; высокая маневренность, как на дозвуковой, так и на сверхзвуковой скорости; малозаметность; многофункциональность, то бишь, способность работы и по воздушным, и по наземным, и по морским целям; улучшенные взлётно-посадочные характеристики; сокращение стоимости лётного часа и наземного обслуживания;

• — интеграция бортового оборудования в единый информационно-управляющий комплекс с элементами искусственного интеллекта (т.н. экспертные системы), которые в числе прочего не только давали бы рекомендации лётчику, но и «прощали» начинающим грубые ошибки пилотирования;
• — индикация тактической обстановки с возможностью микширования информации, т. е. одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе картинок от различных датчиков (вспоминаем чудо-шлем на Ф-35), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками (это, в частности, позволяет объединить РЛС несколько самолётов в одну как бы виртуальную, но более мощную РЛС. Подобная система реализована на МиГ-31, а потом она же была внедрена и на МиГ-29, и на Су-27).

Планировалось внедрить и устройство оценки физического состояния лётчика: при потере сознания оно автоматически выводило бы самолёт в безопасный режим. Предусматривался и быстросборный трамплин, который позволял взлетать с коротких участков полосы, уцелевших после бомбёжки. И даже доступ в кабину осуществляется по выдвижному трапу шириной 250 мм, а не с традиционной переносной стремянкой. Было и ещё множество требований, более специфических, часть которых и сейчас, спустя много лет, поражает воображение.

Работа над созданием отечественных процессоров для самолёта велась в Зеленограде, двигатели АЛ-41Ф с управляемым вектором тяги разрабатывало КБ Люльки, аэродинамика проектировалась с участием ЦАГИ, новый способ снижения заметности в радиодиапазоне (на два порядка!) — плазменный — был разработан в исследовательском центре им. М. В. Келдыша, новое катапультное кресло и противоперегрузочный костюм — в КБ «Звезда», и т. д.

Малозаметность обеспечивалась всеми тремя способами: не поступаясь аэродинамикой и сверхманёвренностью, где-то применяли формы, характерные для стелсов (наклонные кили, воздухозаборники S-образной формы, чтобы локаторам не были видны прекрасно отражающие лопатки двигателей); где-то — поглощающую мастику, а где-то — и плазму. Почему плазму не везде? Тот же парадокс «слепоты» стелса: ведь плазма поглощает не только вражеское излучение. Эти три способа должны были обеспечить приемлемую малозаметность без ухудшения других параметров.

Истребитель должен был превосходить разрабатываемый в то же время американский F-22A «Раптор», сведения о котором уже тогда просачивались по разным каналам нашим конструкторам.

Рисунок 3. Многоцелевой истребитель пятого поколения F-22 «Раптор».

Самолёт получил рабочий индекс МиГ-1.42, а первая, несколько упрощённая его версия для испытаний — МиГ-1.44. Была проработана и готовилась к постройке значительно улучшенная по характеристикам версия 1.46. Эти три версии не должны никого удивлять: ведь и некоторые конкретные решения принимаются только по результатам испытаний первых образцов, и лучшие мысли могут появиться позже, а иной раз и какой-то смежник может разработать нужный узел только через несколько лет, а пока приходится обходиться тем, что есть. Ф-22 до сих пор дорабатывается, как, впрочем, и любой другой, даже находящийся в серии, самолёт.

Первый опытный самолёт был готов в начале 90-х годов, а самое необходимое оборудование для первого вылета (двигатели, например) смежники поставили в начале 1994 года.

Су-47, он же С-37, он же — Су-27КМ. Противоречивых версий о нём в прессе предостаточно. Начинался он как конкурент МиГ МФИ. Конечно, в проекте были предусмотрены все требования, предъявляемые к пятому поколению, но главное, явно видимое отличие от других самолётов — крыло с обратной стреловидностью (КОС).

Эксперименты с подобным крылом известны давно. Ещё в 1944 году впервые взлетел немецкий бомбардировщик Юнкерс Ju-287.

Рисунок 4. Немецкий бомбардировщик Юнкерс Ju-287.

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.

Достоинства КОС:

• 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.

Достоинства, важные для самолетов пятого поколения:

• 1. Отклонённая «внутрь» передняя кромка лучше для малозаметности в передней полусфере.
• 2. 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 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.

Рисунок 5. Палубный истребитель Су-47 «Беркут».

Недостатки КОС:

• 1. Полёт на сверхзвуковых скоростях отличается от дозвуковых смещением так называемого аэродинамического фокуса, 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 одно из требований к пятому поколению.
• 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.

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.

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.

Разработанные в те годы самолёты не пошли в серию, но ведь в результате этой работы получены многие плюсы.

Во-первых, проведено огромное количество исследовательских и конструкторских работ, накоплен огромный опыт, который никуда не делся.

Во-вторых, ведь этой работой были заняты не только КБ Микояна и Сухого. Над новыми самолётами работали и исследовательские институты ЦАГИ, ВИАМ, ЦИАМ, ЦИАТИМ, и моторостроители, и разработчики радаров, и ещё огромное количество институтов, КБ, заводов. Ведь в производстве самолёта участвуют тысячи смежников, и каждый из них получил своё задание.

В-третьих, несмотря на секретность, российские специалисты с интересом следили за ходом разработки и испытаний «Раптора» американцами. Ведь и чужой опыт, успешный он или нет, чему-то учит грамотных специалистов, и к тому же становится ясно, чему именно должен противостоять твой будущий самолёт, к чему нужно стремиться, чтобы он превосходил противника.