Реклама Google — средство выживания форумов :)
Проектные работы после 1982 года
Глава из книги "Истребитель Су-27.Часть 2. Рождение легенды
...Следует немного подробнее упомянуть о еще одном направлении работ, выполнявшихся в рамках проектных исследований. Речь идет о попытках применения на Су-27 подвесных (ПТБ) и конформных топливных баков (КТБ). Ранее на изучение и проработку этого вопроса в ОКБ было потрачено много времени, однако в силу чисто субъективных причин никакого «реального выхода» на практике получено не было.
История этого вопроса «восходит» к июлю 1977 года, когда в 100 отделе С.Ю. Яременко выполнил первые прорисовки по подвеске на Су-27 «подфюзеляжного бака большой емкости». Впоследствии, по аналогии с F-15C/D, оснащавшихся контейнерами «FAST PACK», их стали называть конформными. Интерес к КТБ был вполне естественен, поскольку, располагаясь между гондолами двигателей, он приближал компоновку Су-27 к ранее изученной т.н. «подмышечной» схеме. Вследствие особенностей компоновочной схемы самолета надеялись, что применение КТБ может обеспечить при подвеске конформного бака улучшение (или, по крайней мере, не ухудшение) аэродинамики путем:
снижения сопротивления трения за счет уменьшения общей омываемой поверхности
самолета;
уменьшения волнового сопротивления за счет формирования совместного графика площадей поперечных сечений связки «самолет+КТБ».
Конформный бак планировалось выполнить единым, унифицированным по конструкции, как для базового истребителя, так и для его модификаций. По общим требованиям, КТБ должен был иметь обтекаемую форму, выбранную из условий: минимального влияния на аэродинамические характеристики исходного самолета; обеспечения устойчивой работы силовой установки на всех режимах полета.
Работы по формированию облика КТБ проводились в несколько этапов и с 1979 года сопровождались постройкой и испытанием моделей в аэродинамических трубах ЦАГИ, при этом рассматривались различные варианты.
«Устоявшийся» облик КТБ определился к 1980 году. Предлагаемый вариант имел длину 12 м, максимальная величина площади миделевого сечения с учетом зазора между баком и внешней поверхностью гондол составляла 1,24 м2, расчетный запас вырабатываемого топлива - 7000 кг. КТБ устанавливался на точки подвески №№ 1 и 2 и оснащался боковыми опорами в зоне силовых шпангоутов фюзеляжа. Сложная форма бака учитывала многие факторы. Для улучшения обтекания передняя часть бака выступала вперед относительно воздухозаборника. Ее носок крепился на створке передней опоры шасси, и при уборке-выпуске последней поворачивался вместе со створкой. Носовая часть КТБ до шпангоута 18 топливом не заполнялась, здесь организовали вертикальный вырез для цилиндра уборки-выпуска передней опоры шасси и два клина слива пограничного слоя в вертикальной плоскости.
Соответственно боковые клинья слива пограничного слоя в хвостовой части бака Л заканчивались вблизи съемного кока ХЧФ. Форма законцовки учитывала наличие цилиндрической м центральной балки в ХЧФ.
Конструктивно бак разбивался на ряд отсеков, и топливная система КТБ должна была обеспечить заданную центровку путем выработки топлива из них в определенной последовательности. Заправка производилась под давлением. Для повышения боевой живучести предусматривалось заполнение пенополиуретаном, причем в полете топливо из КТБ должно было вырабатываться в первую очередь. Обеспечивалась также и возможность аварийного слива топлива. Площадь внешней поверхности бака как отдельного агрегата составляла ~ 35 м2, однако в силу компоновочных особенностей Су-27 при подвеске на самолете общая площадь омываемой поверхности не увеличивалась, а даже уменьшалась ~ на 6 м2. Масса конструкции КТБ, по расчетам, составляла ~ 500 кг, а с учетом агрегатов топливной системы, пенополиуретана, не сливаемого и не вырабатываемого топлива, оценивалась в 730-750 кг.
Перегоночная дальность Су-27 с конформным баком, по расчету, составляла ~ 5400 км. Для снижения сопротивления при подвеске вооружения планировалось обеспечить «полуутопленное» размещение УР класса «воздух-воздух» К-27 и К-27Э под КТБ. Продольные размеры не позволили реализовать тандемное размещение УР. Их можно было подвесить только в средней части бака, для этого здесь предусматривались три продольных ниши с установкой в них встроенных катапультных устройств (АКУ). Форма ниш выбиралась исходя из «полуутопленного» размещения УР под баком с учетом «укладки» в них оперения. В таком виде в 1980 году КТБ впервые предъявили для рассмотрения заказчику в составе тех.предпожения по Су-27Ш, однако этот проект не имел последующего развития.
Исследования по КТБ продолжались и после 1980 года. В период 1981-84 годов в ЦАГИ на модели 13Т10-13 в АДТ Т-108 было дополнительно испытано, как минимум, 6 различных конфигураций подфюзеляжного бака, существенно различавшихся по форме и размерам. Интересно, что общим моментом для всех исследованных компоновок были гораздо меньшие по сравнению с первоначальным
вариантом размеры (длина - от 5,9 до 9,9 м; внутренний объем - от 2,17 до 4,32 м3)Ставилась задача по оптимизации формы и размеров конформного бака для обеспечения наибольшего прироста дальности Су-27. По результатам этих исследований к марту 1985-го в Комсомольском-на-Амуре филиале ОКБ В.Г. Носов выпустил итоговый отчет, в котором были сделаны определенные выводы как относительно влияния на аэродинамику отдельных элементов компоновки, так и в комплексе - с точки зрения эффективности связки «самолет+КТБ». Как это ни странно, но по критерию топливной эффективности наилучшими оказались варианты с меньшим запасом топлива, так как они в наименьшей степени влияли на характеристики воздухозаборников и потери эффективной тяги сопл. С увеличением запаса топлива, несмотря на уменьшение эффективности его использования, дальность возрастала. При запасе топлива в КТБ около 4000 кг увеличение перегоночной дальности составляло от 660 до 695 км. Наилучший результат достигался в смешанных вариантах подвески: КТБ + 2хПТБ-2000 (со сбросом после их выработки). В этом случае, по расчету, «добавка» по дальности составляла до 1213 км! Таким образом, перегоночная дальность Су-27 в этом варианте превышала 5000 км.
Однако беспристрастный анализ показывал, что по дальности полета Су-27 в вариантах с КТБ несколько проигрывает F-15C/D с подвеской «FAST PACK». Причиной такого положения дел, по словам Ю.А.Репрева, являлись лучшие расходные характеристики двигателей F-15C/D по сравнению с Су-27 на соответствующих режимах полета. В свою очередь, это было обусловлено, скорее всего, увеличением сопротивления, связанного с подвеской КТБ, и «сползанием» в область более низких крейсерских скоростей.
Понятно, что с точки зрения компоновки, размещение КТБ под фюзеляжем для Су-27 было наиболее простым и очевидным предложением, однако теоретически возможны были и другие варианты. Например, как альтернативу, можно было рассмотреть вариант с верхним расположением КТБ - над фюзеляжем. Он был интересен хотя бы потому, что здесь не существовало столь жестких ограничений по компоновке относительно воздухозаборников, как на подфюзеляжном КТБ.
В результате, в 1985 году М.П. Симонов поставил перед бригадой 100-3 задачу рассмотреть верхнее расположение конформного бака. При проработке вопроса о емкости решили, что по вместимости он должен быть сопоставим с двумя штатными ПТБ-2000.
Однако здесь тоже были свои сложности. В.И. Антонов вспоминает по этому поводу: «Задача была неординарная. Необходимо было разработать такой топливный бак, который, с одной стороны, не увеличивал бы чрезмерно площадь миделевого сечения самолета, а, с другой, - позволил бы не ухудшить, а улучшить график площадей поперечных сечений самолета. При этом требовалось «не поссориться» с местной аэродинамикой и по возможности минимизировать весовые расходы, связанные с установкой конформного бака, особенно в части возможного увеличения массы пустого самолета. Довольно сложным был вопрос обеспечения зазора между нижней (внутренней) поверхностью КТБ и верхней (внешней) поверхностью фюзеляжа самолета, поскольку последняя имеет достаточно сложную конфигурацию. Необходимо было, исходя из силовой схемы фюзеляжа, установить места крепления бака на фюзеляже. Следовало учесть и вопросы эксплуатационной технологичности, так как самолет должен был эксплуатироваться как с КТБ, так и без него.
Проработку такого КТБ поручили ведущему конструктору В. Г. Беляеву. Виктор Григорьевич был опытным, рассудительным и очень самостоятельным конструктором. Я неоднократно поручал ему самые сложные, головоломные задачи. Главное, чтобы поставленная проблема не носила «глобальный», общесамолетный характер, а затрагивала разработку только достаточно крупного фрагмента самолета. К решению поставленной задачи Виктор Григорьевич подошел очень интересно. Получив задание, он попросил помочь ему снять со шкафа модель средней части фюзеляжа. Через некоторое время он пришел ко мне и попросил достать ему несколько пачек пластилина. Пластилин мы ему достали. Виктор Григорьевич посчитал что-то на логарифмической линейке, видимо остался доволен, а затем начал лепить из этого пластилина куб заданного объема, все время проверяя длины его ребер, и равенство граней. После этого он покрыл верхнюю часть модели пергамином и на ней, как на пьедестале, стали оформляться контуры верхнерасположенного КТБ.
Пергамин позволял снять модель бака с модели СЧФ. Куб заданного размера позволил ему вылепить КТБ заданной емкости. Модель средней части фюзеляжа с расчерченными шпангоутами и другими силовыми элементами позволила привязать КТБ к конкретной сложной поверхности. Снять с полученной модели плазы продольных и поперечных сечений и преобразовать полученную геометрическую информацию в чертеж было уже достаточно просто. Таким образом, порученное задание он выполнил просто, быстро и достаточно точно».
Одной из проблем, которую не смогли решить при разработке верхнего КТБ, был
вопрос его аварийного сброса с самолета. Основная сложность заключалась в том, как обеспечить заданную траекторию движения бака, с прохождением точно между
консолями килей. По собственной инициативе этой задачей в 13-м отделе занимался Ю.А. Репрев. Юрий Андреевич предложил вариант, по которому отделение КТБ от самолета осуществлялось под действием аэродинамических сил, с поворотом вокруг опоры, расположенной в хвостовой части бака. Для отработки провели цикл продувок модели КТБ в АДТ Т-103 ЦАГИ. Однако гарантированно решить эту задачу так и не удалось из-за слабой проработки конструкции узла навески: КТБ «не соскальзывал» с самолета, а «выламывал» узел опоры. В результате, работы по этому направлению были прекращены.
В том или ином виде конформный топливный бак и конформный контейнер вооружения постоянно рассматривались в 100 отделе для применения как на базовом варианте Су-27, так и на новых модификациях машины. Однако дальше проработок, выполнявшихся на уровне отдела проектов, дело не продвигалось, поскольку М.П. Симонов не давал санкции на расширение фронта работ и предъявление материалов заказчику. В.И. Антонов рассказывает: «Мы не раз выходили к Михаилу Петровичу с предложением о применении на Су-27 ПТБ и КТБ, но каждый раз получали отказ. Остается удивляться как его терпению по отношению к «строптивым» разработчикам, так и его упорству в отношении принятого им решения. Ведь в США, на F-15C - самолете-аналоге Су-27 для повышения дальности полета разработчики предусмотрели установку двух боковых конформных баков «FAST PACK» суммарной емкостью 5600 литров, и трех ПТБ емкостью по 2270 литров. Интенсивно использовали подвесные топливные баки и на всех истребителях 3-го и 4-го поколений США и Западной Европы».
Похоже, что основываясь на данных по высокой весовой отдаче интегральной компоновки по топливу, генеральный конструктор раз и навсегда уверовал в тезис о исключительно высоких ЛТХ Су-27 по дальности полета. Исходя из этого, он принял решение о нецелесообразности применения на самолете дополнительных топливных баков. Можно отметить, что М.П. Симонов был не одинок в этом своем убеждении. В КБ многиепривыкли к мысли о том, что Су-27 имеет самую большую среди всех истребителей дальность полета. Это действительно так - для варианта самолета с внутренним запасом топлива, но в случае с применением ПТБ большинство истребителей 4-ого поколения однозначно превосходили Су-27 по дальности!
Конечно, топливная эффективность самолета с ПТБ существенно ниже, чем без них. Кроме того, чем больше величина внутреннего запаса топлива, тем меньше прирост дальности при применении ПТБ14. Однако увеличить дальность и продолжительность полета таким относительно простым способом, как применение дополнительных баков было возможно, и это не требовало никаких серьезных доработок самолета. Расчеты отдела аэродинамики показывали, что применение на Су-27 ПТБ может увеличить дальность полета самолета не менее чем на 1000 км (на высоте, дозвуковой режим полета).
Донести эту мысль до руководства ОКБ пытались неоднократно, и не только конструкторы отдела проектов. Однако никаких «подвижек» в этом направлении так и не произошло вплоть до окончания серийного выпуска Су-27 на заводе в Комсомольске-на-Амуре.