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.
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!
Совершенно разными путями пошли конструкторы и в обеспечении устойчивости работы двигателя, и в борьбе с помпажом. Люлька применил перепуск воздуха из проточной части. «Лишний» воздух отводился от четвертой и пятой ступенней, и выбрасывался в атмосферу через отверстия в корпусе двигателя, которые совмещались с двумя вырезами в верхней части фюзеляжа самолета. В нормальном состоянии отверстия на двигателе закрывались стальными лентами. Перепуск являлся самой простой и в то же время самой неэкономичной системой. В момент открытия отверстий в корпусе у ТРД снижалась тяга и увеличивался расход топлива.
У General Electric для устойчивости работы двигателя применялись поворотные направляющие лопатки компрессора. Эта система практически не имела побочных эффектов, но она на порядок сложнее и дороже перепуска. На двигателе Микулина был применен двухкаскадный компрессор, который вообще ничего не требовал, все регулирование обеспечивало вращение роторов низкого и высокого давления с разными скоростями.
Сравнивая двигатели, нужно знать, что более совершенным ТРД считается тот, у которого заданная заказчиком тяга достигается при минимальных массе, габаритах и расходах топлива. Причем каждый лишний килограмм массы двигателя вызывает увеличение массы самолета примерно натри килограмма.
Конструктивный уровень совершенства двигателя можно определить по его удельной массе — отношению массы к максимальной тяге. Чем она меньше, тем лучше — тем более рационально выбрана его конструктивная схема.
Как видно из анализа таблицы, лучшим из трех ТРД можно по праву назвать двигатель АМ-11 (Р11Ф- 300) А.А. Микулина. Но довести свое лучшее изделие он так и не успел. В начале 1955 г. его сняли с поста главного конструктора с издевательской формулировкой в приказе: «Тов. Микулин допускает ошибки … вносит путаницу и затрудняет работу по созданию двигателей». Вот так-то. Причиной такого поворота судьбы стала дружба Александра Александровича с председателем Совмина Маленковым. Он часто ею «пользовался» и нажил себе опасных врагов в лице министра авиапромышленности П.В. Дементьева и главного конструктора B.Я. Климова. Они-то и расправились с Микулиным сразу после того, как Хрущев снял Маленкова. Выбрав момент, когда Микулина не было на работе, Дементьев и Климов приехали в его ОКБ, зачитали приказ и поставили нового начальника C.К. Туманского, друга Дементьева. Так что АМ-11 до серийного производства доводил уже он и сменил обозначение двигателя на Р11, вычеркнув имя своего талантливого предшественника.
Люльковские двигатели АЛ-7 были не лучшими в своем классе, но их тяга не имела равных, и Сухой сделал ставку на нее. Однако разместить весьма габаритный двигатель, его системы и топливо можно было только в достаточно объемном фюзеляже. Соответственно С-1 на фоне конкурентов выглядел очень внушительно.
| Сравнение размеров истребителей |
|---|
