Пять лет назад, 25 сентября 1997 г., на взлетную полосу аэродрома ЛИИ имени Громова в подмосковном городе Жуковский вырулил необычный самолет, сильно отличавшийся от всех остальных. Его характерные особенности - крыло обратной стреловидности (КОС) и антрацитово-черная окраска фюзеляжа - придавали машине совершенно фантастический облик. Запустив двигатели, истребитель, который пилотировал будущий Герой России летчик-испытатель Игорь Вотинцев, стремительно поднялся в воздух. Сообщение об этом событии, которое последовало несколько недель спустя, стало мировой сенсацией. Продемонстрировав С-37 "Беркут" (сейчас истребитель имеет индекс Су-47), Россия доказала свою способность разрабатывать современную авиационную технику даже в сложных экономических условиях, а также готовность конкурировать с ведущими зарубежными разработчиками на рынке боевых истребителей в ХХI в.

Истоки

В Советском Союзе к реализации программы с шифром И-90 ("истребитель девяностых") приступили в 1970-х гг. Основанием для этого стало совместное решение главкомов ВВС, ПВО и ВМФ о создании единого перспективного истребителя в интересах всех видов Вооруженных сил СССР. Работы над подобным проектом, получившим условное обозначение "1.44", были начаты в АНПК "МиГ". Отметим, что постройка этого самолета началась раньше, чем "Беркута", однако первый полет "микояновская" машина совершила позже "суховского" С-37.

Приблизительно в те же годы в США начались исследования по программе перспективного истребителя ATF, приведшие к появлению самолета F-22А "Рэптор" фирмы "Локхид Мартин". При этом в обеих странах параллельно с изучением традиционных аэродинамических компоновок с крылом прямой стреловидности рассматривались и более экзотические варианты с крылом обратной стреловидности, обеспечивающие определенные компоновочные преимущества перед прямым или прямостреловидным крылом и улучшение характеристик в трансзвуковом диапазоне скоростей.

К основным достоинствам самолета с КОС следует отнести:

- значительное увеличение аэродинамического качества при маневрировании, особенно на малых скоростях;

- большую подъемную силу, а следовательно, и большую относительную грузоподъемность;

- увеличение дальности полета на дозвуковых скоростях за счет меньшего балансировочного сопротивления;

- лучшую управляемость на малых дозвуковых скоростях и, как следствие, улучшение взлетно-посадочных характеристик;

- повышение эффективности работы механизации крыла, что также обеспечивает сокращение взлетной и посадочной дистанции;

- меньшую скорость сваливания.

Однако при создании скоростного маневренного самолета с КОС возникал ряд специфических проблем с прочностью, поскольку такое крыло подвержено сильным скручивающим нагрузкам. Попытки повышения жесткости традиционной металлической конструкции приводили к недопустимому возрастанию массы. Лишь в конце 1970-х - начале 1980-х гг., когда появились углепластики, был разработан метод ориентации осей жесткости крыла, компенсирующий поворотом сечений рост углов атаки при изгибе.

В США работы по созданию самолета с КОС вела фирма "Грумман". По заказу американских ВВС были построены две экспериментальные машины Х-29А. Однако победу в объявленном Пентагоном конкурсе одержал проект "Рэптор" компании "Локхид Мартин".

Технологический прорыв

В рамках программы И-90 генеральный конструктор "ОКБ Сухого" Михаил Симонов, опираясь на результаты исследований, проведенных по его заданию аэродинамиками ЦАГИ и СибНИА, предложил самолет с КОС, обладающий высокими маневренными характеристиками, в частности способностью сохранять устойчивость и управляемость на углах атаки 90 и более градусов, т.е. сверхманевренностью. Руководителем проекта - его главным конструктором он назначил Михаила Погосяна. В марте 1998 г., после назначения Погосяна генеральным директором АВПК "Сухой", руководителем программы и соответственно главным конструктором стал Сергей Коротков.

В конце 1980-х гг. с привлечением Иркутского, Новосибирского и частично Комсомольского-на-Амуре авиационных производственных объединений начались работы по подготовке к постройке опытной партии таких самолетов. Вначале предполагалось собрать три планера - два летных и один для статических испытаний. В начале 90-х гг. был построен лишь один экспериментальный самолет - своего рода летающая лаборатория для отработки в полете КОС и других новшеств, а также элементов сверхманевренности. Первый "Беркут" предназначался как для статических, так и для летных испытаний. Первоначально его "обжали" на стенде, не доводя нагрузки до разрушающих. Применительно к С-37 впервые в практике отечественного авиастроения была найдена закономерность, позволяющая с достаточно высокой точностью экстраполировать предельные прочностные характеристики конструкции исходя из достигнутых на стенде эксплуатационных нагрузок, т.е. не ломая машину на статических испытаниях.

В рамках программы С-37 специалисты "ОКБ Сухого" разработали оригинальные методы для проведения комплексных расчетов по оптимизации инженерных задач. При проектировании "Беркута" были впервые использованы сверхбыстродействующие ЭВМ для расчетов обтекания самолета воздушными потоками и нагрузок в реальном масштабе времени. При участии ученых ЦАГИ, ВИАМ и НПО "Технология" удалось создать композиционные материалы с заранее заданными уникальными свойствами, из которых впервые в практике отечественного авиастроения были изготовлены ответственные агрегаты и детали конструкции самолета С-37. В настоящее время "Беркут" - единственный в России самолет подобного класса с таким объемом использования композитов.

В ходе постройки машины применялись новейшие технологии сборки летательных аппаратов, которые до того момента не использовались в "ОКБ Сухого". Они существенно снизили трудоемкость постройки самолета и, следовательно, сократили по времени весь процесс. В их основе лежат технологии формообразования крупногабаритных фрезерованных панелей двойной кривизны, полученных методом сверхпластичности, что ранее не применялось в отечественном авиастроении, а также использование титановых сплавов при изготовлении крупногабаритных силовых конструкций планера.

Конструктивные особенности

С-37 "Беркут" выполнен по аэродинамической схеме "интегральный неустойчивый триплан" со среднерасположенным крылом обратной стреловидности, цельноповоротным хвостовым оперением относительно малой площади. Выбранная аэродинамическая компоновка обеспечивает высокие летные характеристики.

Крыло обратной стреловидности (по передней кромке - 20 градусов) в консольной части и прямой стреловидности - в корневой имеет удлинение порядка 4,5 м и выполнено почти на 90% из композиционных материалов. КОС - самая яркая внешняя особенность С-37, резко отличающая облик данной машины от всех других истребителей. Однако это далеко не единственное достоинство "Беркута".

Планер машины создан с использованием принципиально новых решений. Как уже отмечалось, в "ОКБ Сухого" была разработана технология, позволяющая изготавливать детали обшивки в плоском виде, после чего преобразовывать их в поверхности двойной кривизны и стыковать между собой с высокой точностью. Применение крупногабаритных панелей длиной до 8 м позволило добиться чрезвычайно высокой гладкости поверхности самолета и свести к минимуму крепеж. Это облагородило аэродинамику и снизило массу планера. В конструкции "Беркута" реализованы и другие передовые технические решения и технологии.

Экспериментальный истребитель создавался под принципиально новую силовую установку, однако на опытном С-37 были использованы двигатели Д-30Ф6 (2х15500 кгс), предназначенные для истребителя-перехватчика МиГ-31. Это позволило ускорить начало летных испытаний. На следующих этапах программы "Беркут" получит двигатели пятого поколения АЛ-41Ф разработки АО "Люлька-Сатурн", с которыми он сможет выполнять длительный крейсерский полет на сверхзвуковой скорости без использования форсажа. Новый комплект БРЭО, которым будет оснащен С-37, должен обеспечить автоматическое управление различными системами, в том числе с элементами искусственного интеллекта.

От демонстратора технологий - к истребителю пятого поколения

После 1991 г., когда оборонные расходы России резко сократились и фактически прекратилось бюджетное финансирование данного проекта, "ОКБ Сухого" сочло необходимым продолжить работы по программе С-37 на собственные средства. Это решение было обусловлено прежде всего стремлением сохранить доступ к передовым авиастроительным технологиям. Мировой опыт свидетельствует, что выпадение даже одного звена в цепи последовательной смены поколений боевой авиационной техники ведет к потере способности самостоятельно разрабатывать и производить современные истребители. Так случилось с Германией, Великобританией и Японией, отставших на одно-два поколения от США, Франции и России.

Основной целью летных испытаний "Беркута" стало фактическое подтверждение расчетных преимуществ КОС для маневренных самолетов. За это время он совершил более 150 полетов (в том числе с выходом на сверхзвуковой режим), в ходе которых выполнено три программы испытаний. Они позволили не только подтвердить летно-технические характеристики самого С-37, но и провести ряд работ в интересах российского истребителя пятого поколения, головным разработчиком которого назначено "ОКБ Сухого".

В частности, успешно апробирована интеллектуальная система управления самолетом с КОС, специально разработанная для него. Статическая и динамическая прочность, новые материалы вместе с системой дистанционного управления обеспечивают устойчивый полет машины на всех скоростях, включая максимальную, низкую и даже отрицательные. Система управления С-37 построена по схеме, позволяющей реконфигурировать органы управления в случае повреждения в бою без потери эффективности дальнейшего боевого применения.

Получена большая сходимость результатов расчетных методов с результатами продувок самолета в аэродинамических трубах и летных испытаний. Сегодня "ОКБ Сухого" и сложившаяся в ходе работы над "Беркутом" команда основных соисполнителей и смежников обладают не только новой методикой расчетного проектирования перспективных самолетов и новыми технологиями, но - и это самое главное - специалистами, владеющими ими в полной мере.

Алгоритм решений по разработке и испытаниям экспериментальной машины С-37 свидетельствует, что выбранная стратегия поэтапного создания истребителя пятого поколения наиболее полно соответствует нынешним экономическим реалиям. Наряду с техническими новинками для постройки "Беркута" была успешно применена схема финансирования проекта в условиях недостаточного поступления средств из госбюджета. Она позволила не только снизить общие расходы по программе, которые на сегодняшний день составляют менее 10 млн. долл., но и по-новому организовать работу со смежниками. Можно констатировать, что работы по самолету С-37 "Беркут" не только вывели "ОКБ Сухого" на качественно новый уровень проектирования перспективной авиационной техники, но и создали необходимый научно-технический задел для успешной реализации программы российского истребителя пятого поколения....