Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов
Однако реальные воздушные бои в Корее между МиГ-15 и его американским аналогом F-86 «Сейбр» («Сабля») показали, что характер боя мало изменился по сравнению с предыдущей войной. А «Сейбр» был приспособлен как раз для такого типа воздушного боя. Навязав тактику маневренного боя «мигам», американцы получили преимущество, так как их самолеты могли тормозить и осуществлять разворот на меньшей скорости, а следовательно, и с меньшим радиусом разворота. Только переброска авиадивизии под командованием трижды героя Н. Кожедуба с опытными летчиками, имевшими большой боевой опыт минувшей войны, выровняла положение. Соотношение потерь наших и американских самолетов достоверно неизвестно. По своим официальным данным, американцы потеряли свыше 200 истребителей, часть из которых, надо думать, небольшая, была потеряна от зенитного огня. Американцы же приводят и, по-видимому близкое к реальности, соотношение потерь советских и американских самолетов 1,3:1,0, выделяя при этом то обстоятельство, что при пилотировании «мигов» китайскими или корейскими летчиками соотношение потерь было выше из-за худшей квалификации последних.
Наступил конец 1950-х. Теперь, наученные опытом, советские авиаконструкторы проектируют самолет воздушного боя следующего поколения в расчете на возможность маневрирования на виражах. Наиболее известным и широко распространенным самолетом этого поколения стал сверхзвуковой одномоторный МиГ-21. Переходные модели МиГ-17, МиГ-19 в этом смысле малоинтересны, за исключением одной особенности МиГ -19 — силовой установки. Впервые на легком истребителе силовая установка состоит из двух микулинских любимых им двигателей АМ-5 очень небольшой тяги — по 3000 кг с форсажем. В это время А. А. Микулин увлекся теорией подобия, которая гласит (все тот же закон «куба-квадрата»: вес пропорционален диаметру в кубе, а тяга — диаметру в квадрате), что оптимальная с точки зрения минимального веса размерность двигателя должна быть именно такой, а, соответственно, количество двигателей на самолете должно определяться суммарным уровнем потребной тяги. Двигатель АМ-5 (и его развитие АМ-7 и АМ-9/ РД-9) оказался действительно легким, а МиГ -19 — удачным самолетом, в том числе и по надежности из-за наличия двух двигателей. Но… с увеличением взлетного веса самолета и требуемым снижением затрат на обслуживание эта «оптимальная» размерность двигателя долго не продержалась. Хотя сегодня у нас применяются только двухдвигательные самолеты воздушного боя.
Американцы же в это время, наоборот, постепенно переходят от маневренного самолета к концепции применения «выстрелил и забыл». Для этого самолет надо делать с мощным ракетным вооружением и радаром большой дальности. Вообще наличие или отсутствие пушки на самолете лучше всего свидетельствует о приверженности проектировщиков самолета к той или иной концепции. Пушка — это для маневренного боя на близкой дистанции, а управляемая, или, еще лучше, самонаводящаяся, ракета «воздух — воздух» — это для концепции «выстрелил и забыл». Очевидно, самолет при реализации концепции «выстрелил и забыл» «тяжелеет», как и предвидел Дуэ. Появляется необходимость постановки второго мотора («многомоторность») и… второго пилота-штурмана (оператора вооружения). Кроме того, возрастают требования и к экономичности мотора — самолету нужна большая дальность полета. Экономичность, как мы помним, — это повышение температуры газа перед турбиной и степени сжатия в компрессоре. Облик двигателя тоже начинает меняться.
У американцев тоже имелся ряд переходных малоудачных одномоторных моделей («Супер Сейбр» F-100, затем F-101, F-102, F-104, печально известный сверхзвуковой «летающий гроб», бившийся при посадке из-за высокой посадочной скорости, F-105, F-106). Многие из них участвовали в следующей локальной войне — во Вьетнаме.
Интересно посмотреть мировые скоростные достижения самолетов в этот переходный период 1950-х гг., когда разрабатывалось максимальное количество типов самолетов (фаза подъема инновационной волны реактивной авиации). Именно в эти годы произошел переход к сверхзвуковой скорости полета. Официальные мировые рекорды скорости в это время выглядели следующим образом.
Надо отметить, что советские самолеты того времени не отставали по скорости от американских. Так, в 1954 г. опытный самолет МиГ-19 с двигателем РД-9Ф достиг скорости, соответствующей числу М=1,4, но можно ли считать это рекордом того времени? Он официально не был зарегистрирован. Для официальной регистрации ракорда требуется выполнение специальных требований по полету (горизонтальный полет, определенная высота полета, контрольный участок и т. д.), включая предоставление записи полных полетных данных.
В этой серии американских «соток» отдельно выделяется сверхзвуковой тактический ударный самолет F-111 — носитель ядерного оружия, который интересен многим, в том числе и двигателем. Вернее, тем опытом, как не надо его проектировать. Самолет F-111 безусловно инновационный — на нем впервые применены крыло изменяемой стреловидности и двухконтурный двигатель с форсажной камерой. Эти особенности позволяли перейти от однорежимного (дозвуковой или сверхзвуковой) полета самолета, какими были предыдущие модели, к многорежимному. То есть этот самолет мог длительно лететь на дозвуковом режиме полета, выигрывая в дальности, а затем при прохождении зоны ПВО переходить на сверхзвук. Кроме того, для снижения волнового сопротивления на сверхзвуке двигатель был максимально «интегрирован» в самолет.
Что это значит? При компоновке двигателя на самолете всегда возникает проблема примирения противоречий между планером и силовой установкой. Для само-летчиков идеальным с точки зрения аэродинамики является чистый планер без мотора, который создает одни неприятности: имеет большой вес, габариты, требует или обтекателя или места в фюзеляже, демаскирует самолет на радаре противника, увеличивая так называемую ЭПР (эффективную площадь рассеивания) самолета в основном за счет отражающей поверхности воздухозаборника. Да и в инфракрасном излучении двигателю принадлежит главная роль, что делает самолет уязвимым для ракете ИК-головками наведения.
Двигателю самолет тоже «не нравится»: вместо приятного плавного лемнискатного (как на стенде) входа, обеспечивающего подвод невозмущенного потока воздуха к компрессору, на сверхзвуковом самолете воздухозаборник имеет острые кромки. Это обусловлено необходимостью иметь минимальное волновое сопротивление на сверхзвуке, но при изменении угла атаки самолета или работе на нулевой скорости полета (на старте) с этих кромок идет срыв, т. е. мощная вихревая пелена на вход в двигатель, что для «нежного» компрессора плохо. Для своей нормальной работы двигатель требует незагроможденного входа воздуха в компрессор, лучше по всей окружности кольцевого сечения на входе в компрессор. На первых моделях самолетов (вплоть до МиГ-21 включительно) так и делали: воздухозаборник двигателя располагался прямо по оси центроплана самолета. Но вскоре это пространство потребовалось для размещения радара, и двигатели получили «боковое» место на самолете с соответствующими проблемами организации забора воздуха при минимальном внешнем сопротивлении.
