День рождения Су-7: как летал «дедушка» российской сверхзвуковой авиации

Фото: Shutterstock

7 сентября 1955 года поднялся в воздух опытный образец Су‑7 — первого советского сверхзвукового реактивного истребителя со стреловидным крылом. С 1957 по 1972 год было произведено 1848 самолётов Су-7 всех модификаций. Из них 691 машина отправилась на экспорт в девять стран мира, где принимала участие в нескольких военных конфликтах.

Что необычного было в её конструкции, в чём она превосходила своего американского конкурента Lockheed F-104 Starfighter и какие современные истребители можно считать прямыми потомками Су-7, узнали у доцента кафедры 106 «Аэродинамика, динамика и управление летательных аппаратов» МАИ Михаила Тяглика.

Поиск компромиссов

Благодаря мему «сусемь» едва ли не каждый школьник знает, как выглядел этот истребитель: сигарообразный фюзеляж, стреловидное крыло и характерный «зелёный конус» в носовой части. Но столь необычный дизайн — не прихоть авиаконструкторов, а попытка найти компромисс между требованиями сверхзвукового полёта и технологическими ограничениями 1950‑х годов.

— Почти каждое аэродинамическое и техническое решение на этом самолёте имело как свои достоинства, так и цену, которую приходилось платить в процессе эксплуатации, — говорит Михаил Тяглик.

Су-7 проектировался как высотный и скоростной самолёт, поэтому для снижения волнового сопротивления на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях потребовалось придать крылу заострённую стреловидную форму. Без этой меры достичь устойчивого сверхзвукового полёта на двигателях того времени было бы практически невозможно. Однако она имела серьёзный побочный эффект.

— На малых скоростях стреловидное крыло создаёт значительно меньшую подъёмную силу, чем прямое той же площади. Набегающий поток воздуха перемещается вдоль передней кромки крыла к законцовке, и в итоге его концевые секции теряют подъёмную силу раньше корневых. Это явление особенно опасно на взлёте и посадке, когда скорость полёта невысокая, а углы атаки большие. Это может привести к срыву потока с крыла и сваливанию самолёта в штопор, — отмечает эксперт.

Для борьбы с этим явлением инженеры установили на верхней поверхности крыла аэродинамические гребни, которые частично устраняли этот эффект, помогая подъёмной силе распределяться по поверхности крыла равномернее. При этом гребни не устраняли проблему полностью: пилот по-прежнему должен был контролировать угол атаки и скорость, чтобы не выйти за пределы безопасной зоны.

Кто здесь самый быстрый?

Су-7 отличала высокая скорость и манёвренность — не только благодаря стоявшему на нём мощному двигателю АЛ‑7Ф, разработанному в ОКБ им. А.Люльки, но и передовым для того времени инженерным решениям.

Кроме стреловидного крыла, на Су‑7 применили цельноповоротное горизонтальное оперение. В традиционной схеме у горизонтального оперения есть неподвижный стабилизатор и подвижные крайние части — рули высоты. Они отвечают за перемещение носа самолёта вверх или вниз, что позволяет изменять направление движения по вертикали.

— На Су-7 весь стабилизатор поворачивался целиком. Это было необходимо для полёта на трансзвуковых и сверхзвуковых режимах, когда традиционные рули высоты на задней кромке теряют эффективность, и начинается тряска, — поясняет Михаил Тяглик.

Также впервые в советской практике на истребителе был использован регулируемый воздухозаборник — тот самый «зелёный конус». При переходе на сверхзвук он автоматически выдвигался вперёд, позволяя более плотному воздуху плавно входить в двигатель и обеспечивая его нормальную работу.

Для Су-7 была создана и инновационная по тем временам система, улучшающая устойчивость: при необходимости рули могли отклоняться без вмешательства лётчика в зависимости от параметров движения самолёта. В частности, на Су-7 был установлен демпфер рыскания, который не позволял носу самолёта самопроизвольно колебаться вправо-влево на больших высотах и скоростях.

Нюансы и сложности

Отзывы пилотов о Су‑7 и его последующей модификации Су-7Б, поднявшейся в небо в 1959 году, были неоднозначными. Его как хвалили, так и ругали. Су‑7Б вообще получил прозвище «летающий утюг», но не за визуальное сходство — причина в том, что с 1956 по 1979 год произошло 224 лётных происшествия, из них 114 катастроф, связанных с нюансами управления этим воздушным судном.

— Лётчики отмечали, что разгонные характеристики, скороподъёмность и манёвренность у машины отличные. Некоторые говорили: что летать на Су-7 — всё равно, что сидеть верхом на ракете. Но за эти ощущения приходилось расплачиваться очень большими физическими нагрузками, — говорит Михаил Тяглик. — На сверхзвуковых скоростях лётчик физически не мог отклонить рулевую поверхность ручкой, соединённой с этой поверхностью. Поэтому на Су‑7 использовали гидравлические бустеры и схему, при которой усилия пилота передавались не напрямую на руль, а через систему гидроусилителей.

Наблюдалось и обратное: давление воздуха на руль тоже не передавалось на ручку управления, и пилот физически не чувствовал сопротивления. Без искусственной загрузки ручка стала бы «невесомой», и управлять самолётом было бы невозможно: малейшее отклонение — резкая реакция, никакой обратной связи. Проблему решил автомат регулирования загрузки ручки, благодаря которому пилот получал ощущение прилагаемых усилий в зависимости от режима полёта.

Ко всему прочему, Су‑7 был тяжёлым самолётом с относительно небольшой площадью крыла. В сочетании с большой стреловидностью и слабой механизацией это привело к тому, что у самолёта была высокая по меркам того времени посадочная скорость — около 270–290 км/ч.

— Су‑7 требовал длинных взлётно-посадочных полос, преимущественно бетонных. Сам манёвр посадки требовал от пилота высокой квалификации, особенно на грунтовых аэродромах или в сложных метеоусловиях, — добавляет Михаил Тяглик.

Су-7 против «американца»

В годы холодной войны ближайшим конкурентом советского истребителя считали американский Lockheed F-104 Starfighter, которые стал первым серийным самолётом, преодолевшим рубеж в две скорости звука.

— Таких скоростей полёта удалось достичь благодаря использованию стреловидного крыла с малым размахом. При это посадочные скорости были очень большими, а при выполнении виража с большой перегрузкой самолёт срывался в штопор. Неудивительно, что Lockheed F-104 Starfighter получил от лётчиков мрачное прозвище Вдоводел, — говорит эксперт.

Су-7, при чуть меньшей максимальной скорости, выигрывал в универсальности. У него было больше точек подвески вооружения, и он мог нести более разнообразную боевую нагрузку. Двигатель Су-7 позволял развивать большую чем у Lockheed F-104 Starfighter скороподъёмность, что давало возможность быстрее набирать высоту.

— По статистике эксплуатации в ВВС СССР, у Cу-7 не было ни одного случая разрушения самолёта в воздухе из-за недостаточной прочности, что нельзя сказать о конструкции Lockheed F-104 Starfighter. Кроме того, советский самолёт мог выполнять виражи с большими чем у «американца» перегрузками, что в сочетании с лучшей аэродинамикой на малых и средних скоростях давало ему преимущество в ближнем манёвренном бою, — добавляет Михаил Тяглик.

Благодаря и вопреки

Опыт использования крыла большой стреловидности на Су‑7 с его плохими взлётно‑посадочными характеристиками стало отправной точкой для создания первого советского серийного самолёта с изменяемой геометрией крыла.

— Опытный самолёт построили на базе серийного Су‑7БМ, заменив консольные части крыла на поворотные. В результате посадочная скорость снизилась, дальность и продолжительность полёта выросли, управляемость стала лучше. И в 1969 году машину запустили в серию как Су‑17. Позже концепция изменяемой геометрии крыла перешла на Су‑24, — поясняет эксперт.

Преемник Су-7 — Су‑7Б — стал первым советским самолётом, в котором соединили сверхзвуковые характеристики с бомбардировочным вооружением. Концепция скоростного ударного самолёта для работы по наземным целям определила развитие целой ветви ОКБ Сухого.

— Таким образом, Су‑7 был не просто самолётом, а базой, на которых ОКБ Сухого отработало решения, ставшие фундаментом для всех последующих машин. Разработанная для него система управления через гидравлические бустеры использовалась во всех последующих сверхзвуковых аппаратах ОКБ Сухого, а асимметричный воздухозаборник с центральным конусом, отработанный на Су‑7, стал конструктивной деталью целого семейства истребителей-перехватчиков: Су‑9, Су-11, Су-15, — заключает Михаил Тяглик.