Авиация и Время 2011 05

Законченный проект С-1 имел незатейливый цилиндрический фюзеляж с большим удлинением, лобовой воздухозаборник с центральным конусом, среднерасположенное стреловидное крыло и однокилевое хвостовое оперение. Все эти конструкторские решения были направлены на уменьшение аэродинамического сопротивления и достижение больших скоростей. Такой облик стал визитной карточкой всей истребительной авиации СССР — классикой жанра, так сказать. В отличие от Запада, где можно наблюдать широчайшее разнообразие форм фюзеляжей и воздухозаборников. Консервативность советского подхода была следствием жестких указаний ЦАГИ, настоятельно рекомендовавшего конструкторам придерживаться только отработанных схем. Кстати, аналогичные указания имелись не только относительно аэродинамики, но и всех систем самолета, что тормозило развитие авиации в целом.

Снизить аэродинамическое сопротивление еще больше могло так называемое «правило площадей», идея которого заключалась в уменьшении поперечного сечения фюзеляжа в месте расположения крыла. В 1952 г. его придумал инженер NACA Ричард Уайткомб (Richard Whitcomb), но в Союзе оно было неведомо, а в США строго засекречено.

Необходимо заметить, что и Джонсон на F-104 не использовал «правило площадей». Однако он пошел на это сознательно, ведь на его самолете стояло очень тонкое крыло, относительной толщиной всего 3,4 %, которое практически не нарушало распределения площадей поперечных сечений.

У С-1 относительная толщина менялась от 7 до 8 % по размаху, а у Е-2 данный Показатель равнялся 6 %. Однако большая стреловидность этих крыльев приводила к тому, что площадь их поперечных сечений более-менее равномерно распределялась по протяжению фюзеляжа и не создавала скачкообразного прироста площади. По этим же соображениям «правило площадей» не применялось и на британском сверхзвуковом перехватчике Lightning.

1* Имеется в виду самолет «Р».

Концевой аэродинамический гребень

Хвостовые части самолетов Су-7БМ и Су-7БМК

Силовая установка

Силовая установка С-1 была не совсем обычной, поэтому стоит рассмотреть ее подробнее.

Разрабатывая свой новый турбореактивный двигатель АП-7, Архип Михайлович Люлька решил добиться увеличения тяги путем повышения степени сжатия воздуха в компрессоре. Эту задачу можно было решить простым добавлением ступеней, но при этом росли вес и габариты двигателя. А можно было применить так называемый сверхзвуковой компрессор. В нем, благодаря специальному профилю лопаток, воздушный поток между ними движется быстрее скорости звука. Ступеней у него меньше, но напор воздуха больше. Соответственно, меньше вес и больше тяга.

Однако от сверхзвукового компрессора очень трудно добиться устойчивой работы. Кроме этого, лопатки подвергаются сильным нагрузкам, и даже небольшие забоины на поверхности могут привести к их разрушению. Ввиду этих недостатков обычно сверхзвуковыми делают не все ступени, а только несколько, тогда заставить их работать проще. Люлька решил сделать сверхзвуковой только первую ступень. По своей эффективности она заменяла 3–4 дозвуковые.

Для повышения напорности диаметр колеса новой ступени был увеличен, а диаметр старых ступеней остался прежним, из-за этого в воздушном тракте образовался характерный горб. На испытаниях двигатель заработал и показал расчетные характеристики, но вот его горб не давал покоя коллективу конструкторов. Но все их попытки выправить «уродство» так и не увенчались успехом. Ровный компрессор упрямо работать не хотел. В конце концов его оставили в покое, и необычная форма проточной части компрессора АЛ-7 стала его визитной карточкой.

Люлька даже шутил по этому поводу. Однажды его ОКБ посетила американская делегация из General Electric. Ведущий специалист фирмы, увидев компрессор «семерки», удивленно спросил Люльку: «Почему у Вашего двигателя компрессор горбатый?». На что тот шутя ответил: «Он от рождения такой!»

Сверхзвуковая ступень подняла степень сжатия компрессора у АЛ-7 до 9,1. В то время как на предыдущем АП-5 с обычным компрессором она равнялась всего 4,5. Максимальная тяга по сравнению с «пятеркой» увеличилась на 1340 кгс.

Двигатель-конкурент АМ-11 (РИФ- 300), разработанный для самолетов Микояна в ОКБ Микулина, имел полностью сверхзвуковой шестиступенчатый компрессор. А вот General Electric пошла простым путем увеличения числа ступеней. Конструкторы нагородили их в J79 аж 17 штук, но довели при этом степень сжатия до рекордных 12-ти!