МиГ-23: история с геометрией (часть 1)

Снимок советского МиГ-23, сделанный с борта американского истребителя в 1989 году. Фото с сайта https://ru.m.wikipedia.org

В истории советской боевой авиации, как и в истории всей мировой авиации в целом, был недолгий, но весьма плодотворный период увлечения самолетами, оборудованными крылом с изменяемой геометрией. Причем именно отечественные боевые самолеты стали самыми массовыми машинами такого типа в мире. Среди них есть и фронтовые истребители МиГ-23, и ударные истребители (они же, по советской терминологии, истребители-бомбардировщики) МиГ-27 и Су-17, и тактический бомбардировщик Су-24, и сверхзвуковой дальний бомбардировщик-ракетоносец Ту-22М, и сверхзвуковой стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-160. По оценкам военных экспертов, ни одна другая страна в мире не создала и не приняла на вооружение такого количества самолетов с изменяемой геометрией крыла — и не получила такого богатого опыта их эксплуатации и боевого применения.

При этом можно считать, что в первый полет самолет с индексом «23», но в варианте «23-01», отправился 3 апреля 1967 года. Правда, это была машина, на которой отрабатывалось не крыло изменяемой геометрии, а специальные подъемные двигатели. Но в любом случае этот самолет имел «двадцать третий» индекс и решал ту же самую задачу: обеспечить короткий взлет и посадку с не слишком приспособленных аэродромов…

Русское раздвижное крыло

Чтобы понять, почему в начале 1960-х и советские, и американские авиаконструкторы взялись за разработку самолетов с изменяемой геометрией крыла, нужно понять, что дает такая конструкция. Изменение площади и стреловидности крыльев самолета обеспечивает большую или меньшую высотность полета, маневренность и скорость — в зависимости от того, какой параметр и как меняется.

Самолет Mak.10 с раздвижным в длину крылом постройки русского инженера Ивана Махонина. Фото с сайта http://aviadejavu.ru

Делаем длинное крыло с малой стреловидностью — получаем самолет, способный летать высоко и долго, но не слишком быстро. Именно такое крыло имел, скажем, печально знаменитый американский самолет-разведчик U-2, и таким же крылом оснащаются экспериментальные самолеты рекордной дальности вроде «Вояджера», совершившего беспосадочный полет вокруг Земли. Ставим короткое крыло большой стреловидности — и получаем истребитель типа МиГ-21 или «Миража», способный летать с очень высокой скоростью, но не на самой большой высоте. А относительно короткое крыло относительно небольшой стреловидности — порядка 45 градусов по передней кромке — позволяет самолету быть высокоманевренным.

Понятно, что идея обеспечить самолет трансформируемым крылом родилась едва ли не вместе с рождением самой авиации. Правда, поначалу речь и стреловидности не шло — не те были скорости, чтобы задумываться об этом. Но вот над длиной крыла задумывались всерьез. И хотя поначалу до реализации этой идеи дело не доходило, по мере развития механизации крыльев возможность иметь на одном самолета два разных по своим характеристикам крыла становилась все более реальной.

Первым из тех, кому удалось на практике воплотить этот замысел, стал наш соотечественник Иван Махонин. Уроженец Петербурга и выпускник Петербургского политехнического института, он в 1910 году открыл в городе собственное конструкторское бюро, занимавшееся разработкой авиационного вооружения. Изобретения Махонина были востребованы и после Октябрьской революции, хотя и в совершенно иной сфере — железнодорожного транспорта. А вот с воздухоплаванием дело шло туго: Советской России не хватало ни времени, ни технических возможностей заниматься авиацией всерьез. И в 1921 году талантливый изобретатель навсегда уезжает во Францию, хотя и не порывает отношений с родиной, куда регулярно присылает свои технические статьи. Но изобретательской деятельностью он с тех пор занимается на французской земле. И в воздухе: 11 августа 1931 года впервые отправился в полет сконструированный им самолет Mak.10, имевший крыло изменяемой длины.

Самолет Mak.10 ранней модификации, с кабиной для двух человек. Фото с сайта http://www.airwar.ru

Механизм, с помощью которого длинное, обеспечивающее максимальную подъемную силу крыло после взлета превращалось в короткое, удобное для быстрого полета, был простым — телескопическим. Чтобы разместить в фюзеляже всю механику управления крылом необычной конструкции, пришлось сместить кабину для двух пилотов как можно дальше к хвосту самолета, что придавало ему характерный, необычный для своего времени силуэт.

После первых полетов расчеты конструктора Ивана Махонина полностью подтвердились: самолет легко и быстро взлетал, после чего убирал «лишнюю» часть крыльев и переходил в скоростной режим полета. Но несовершенство техники того периода, трудности серийной постройки такого рода аэропланов, а самое главное — отсутствие серьезной потребности в таких машинах привели к тому, что самолет так и остался лишь экспериментом. Хотя и претерпел ряд модернизаций, в ходе которых его летно-технические характеристики постоянно улучшались, механизмы управления крылом совершенствовались, а расчеты создателя получали все новые и новые подтверждения. После Mak.10 на свет в 1935 году появился Mak.101, а уже после войны, в 1947 году взлетел и самолет Mak.123 — но все это были экспериментальные машины…

От Mak.101 до F-111

Компоновочная схема германского реактивного истребителя с крылом изменяемой геометрии «Мессершмитт» Р1101. Фото с сайта http://www.airwar.ru

После Ивана Махонина самолетами с изменяемой геометрией крыла занимались и немецкие авиаконструкторы, которые, кстати, после оккупации Франции проявили нескрываемый интерес к Mak.101 и всесторонне изучили его. Но немцы пошли дальше: они решили менять не длину крыла, а его стреловидность. Первым в мире достроенным и поднявшимся в воздух самолетом с крылом изменяемой стреловидности, да еще и реактивным, стал «Мессершмитт» Р1101. Его не успели закончить до конца войны, и потому взлетел он только в 1948 году, уже за океаном и под американским индексом Х-5. Его крыло могло менять стреловидность, но только на земле: на аэродроме его планировалось заранее выставлять в одно из трех фиксированных положений — 35, 45 или 49 градусов.

А потом реактивная авиация стала развиваться бурными темпами, и об изменяемой стреловидности на время забыли — хватало обычной. Но когда длина пробега истребителей стала слишком уж большой, а развитие ядерного оружия сделало реальным его тактическое применение, о крыльях с изменяемой геометрией опять вспомнили.

Самолет Bell X-5 — восстановленный P1101, которому присвоили американское имя и индекс. Фото с сайта http://www.globalsecurity.org

Дело было в том, что, согласно военным доктринам конца 1950-х, рассчитывать на сохранность аэродромов с длинными взлетно-посадочными полосами не приходилось. Считалось, что они, наряду с наземными и шахтными пусковыми установками межконтинентальных баллистических ракет станут одними из главных целей для ядерных боеголовок и бомб вероятного противника. К тому же война в Корее ярко доказала, что рассчитывать на «дистанционную войну» одними только ракетами и дальними бомбардировщиками не приходится (что, кстати, чуть позже со всей очевидностью доказал и Вьетнам). Так на повестке дня вновь появились самолеты, способные взлетать и садиться с очень коротких — ну, по сравнению с обычными военными аэродромами того времени — взлетно-посадочных полос. А еще лучше, если они будут способны делать это с грунтовых аэродромов, и тоже с коротким пробегом при взлете и посадке. При этом такие машины должны были сохранить способность летать вдвое быстрее скорости звука, и при этом получить возможность маневренного воздушного боя, поскольку местом их «службы» должна была стать линия непосредственного соприкосновения с войсками противника.

Тогда авиаконструкторам пришлось поставить перед собой почти невыполнимую, на первый взгляд, задачу. Нужен был самолет, взлетающий так, как будто у него длинное крыло малой стреловидности, маневрирующий так, как будто у него крыло средней стреловидности, и уходящий от атаки на такой высокой скорости, как будто у него крыло большой стреловидности. То есть требовался самолет «три в одном», которых до сих пор никто не делал.

Ну, что значит — никто! Махонин делал — хотя и не такой. Немцы делали — хотя и неудачно. Американцы экспериментировали… Вот они-то и создали первый в мире серийный боевой самолет с крылом изменяемой геометрии. Им стал двухместный тактический (в советской терминологии — фронтовой) бомбардировщик F-111, совершивший первый полет 21 декабря 1964 года. Очень быстро этот бомбардировщик, получивший у летчиков прозвище «Трубкозуб» за внешнюю схожесть с этим уникальным зверем, оказался во Вьетнаме. И там наглядно доказал советским военным специалистам, что идеи конструкторских бюро Сухого и Микояна о самолетах подобной конструкции не только имеют право на существование, но и нуждаются в срочной доводке и постановке на вооружение.

Американский тактический бомбардировщик F-111, считающийся одним из самых удачных самолетов с крылом изменяемой стреловидности. Фото с сайта http://fas.org

Впрочем, в Советском Союзе к тому времени в этом уже мало кто сомневался. Разведка начала сообщать о работах по созданию F-111 едва ли не сразу, как только появились рабочие чертежи этой машины. А когда «Трубкозубы» уже начали боевые вылеты во Вьетнаме, стала появляться и информация о следующем самолете такой же схемы — будущем истребителе-перехватчике F-14. Впрочем, к этому времени в Москве уже работали и над проектом Су-17, и над проектом МиГ-23.

Подъемные двигатели против крыла изменяемой геометрии

Специалисты ОКБ Артема Микояна начали заниматься проблемой крыла изменяемой стреловидности в самом начале 1960-х — тогда же, когда и разработчики F-111, хотя и с опозданием на пару лет. Многочисленные расчеты и продувки моделей в в аэродинамических трубах ЦАГИ при различных режимах, имитировавших условия взлета, посадки и полетов на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, подтвердили: да, летательный аппарат с подобным крылом будет обладать заметными преимуществами, хотя и не перед всеми. Тем не менее, выигрыш обещал быть солидным, и темой стали заниматься всерьез.

Прежде всего, создателям первого в истории ОКБ самолета с изменяемой геометрией крыла требовалось решить три проблемы. Первая касалась того, где именно должна находиться ось поворота консолей крыльев — от этого зависела продольная устойчивость крыла, его хорда (то есть, если говорить совсем упрощенно, наибольшая ширина) и размаха. Во-вторых, нужно было понять, какой формы должна быть неподвижная часть и каким будет ее сопряжение с фюзеляжем самолета, ведь она должна была одновременно выдерживать большие перегрузки на сверхзвуковой скорости и хорошо работать на дозвуковых. А в-третьих, нужно было спроектировать и реализовать в металле систему управления всей этой машинерией, которая позволяла бы не только менять в полете угол стреловидности крыла, но и управлять всеми подвижными его частями, отвечающими за выполнение самолетом различных эволюций в воздухе.

Экспериментальный самолет с подъемными двигателями МиГ-23-01. Фото с сайта http://www.airwar.ru

Поскольку решение всех этих сложностей и множества других, им сопутствующих, явно требовало существенного времени, а военные уже не просили, а требовали новых самолетов, умеющих взлетать и садиться с коротких полос и при этом носиться со сверхзвуковой скоростью, работу решено было вести одновременно в двух направлениях. Хронологически первым стало более простое, не требовавшее серьезных изменений в конструкции крыла создание самолета с подъемными двигателями, а вторым — самолет с крылом изменяемой геометрии.

Поскольку поставить на уже летающий самолет дополнительные подъемные двигатели было проще, конструкторы, работавшие по первому направлению, быстрее довели дело до воплощения и испытательных полетов. Эскизный проект машины, получившей индекс 23-01, или МиГ-23 ПД (то есть с подъемным двигателем), или, как его официально называли в документах КБ Микояна, МиГ-23УПВ (с укороченным взлетом и посадкой), разработали в 1964 году, а в следующем начали строительство. На самолет поставили сразу три турбореактивных двигателя: один отвечал за основной участок высотного полета, взлет и посадку, а два других использовались исключительно при взлете и посадке, обеспечивая машине дополнительную тягу. Вооружение состояло из одной двухствольной пушки ГШ-23 под фюзеляжем и двух ракет К-23 под крылом.

Конструкция получилась мудреной и тяжелой. Основной двигатель располагался, как у всех истребителей второго поколения, позади кабины пилота, горизонтально, и к нему вели два воздуховода, устроенные по бокам фюзеляжа и внешне напоминавшие такие же элементы конструкции французского истребителя «Мираж III». Два дополнительных двигателя, имевших суммарную тягу равную тяге главного, располагались в середине фюзеляжа вертикально, с небольшим углом наклона. Приток воздуха к них шел через расположенную в верхней части фюзеляжа поворотную крышку-люк с жалюзи.

В первый полет машина «23-01» отправилась 3 апреля 1967 года, а поднял ее летчик-испытатель КБ Петр Остапенко (вторым пилотом, облетывавшим МиГ-23 ПД, стал ведущий испытатель КБ Александр Федотов). Он успел достаточно хорошо изучить самолет, чтобы представить его на авиационном параде в Домодедово 9 июля 1967 года, посвященному 50-летию Октябрьской революции. Но это был последний полет «23-01»: от доводки этого проекта отказались в пользу машины с крылом изменяемой геометрии.

МиГ-23-11, первый опытный экземпляр фронтового истребителя с крылом изменяемой геометрии, на летной площадке ОКБ МиГ в Жуковском, 1967 год. Фото с сайта http://www.airwar.ru

Судя по всему, Артем Микоян и его племянник Вано, который был ведущим конструктором «двадцать третьего», оценили, насколько переусложненным и неэкономичным получается самолет. С одной стороны, пробег при взлете и посадке получался действительно очень коротким — всего 300-350 метров, то есть вдвое короче, чем у его одноклассников. Но при этом если бы при посадке или, что еще хуже, при взлете отказал бы один из подъемных двигателей, а то и оба, последствия были бы самими неприятными. С другой стороны, подъемные двигатели занимали большой компоновочный объем, который можно было бы использовать гораздо более рационально, например, для размещения топливных баков, что позволило бы увеличить дальность полета. И тогда работы по «23-01» закрыли, а все освободившиеся силы бросили на разработку и постройку самолета «23-11», получившего крыло изменяемой стреловидности. Именно он впоследствии и стал знаменитым на весь мир фронтовым истребителем МиГ-23.

Продолжение следует...