Страницы развития отечественной академической науки: от истоков создания самолетов и ракетно-космической техники до перспектив применения тяжелых истребителей-перехватчиков

29.06.2023

Источник: Нефтегазопромысловый инжиниринг, 29.06.2023, Леонид РАТКИН

---

115 лет назад, 23 марта 1908 года, родился выдающийся советский учёный и конструктор в области авиационного двигателестроения, создатель уникальной конструкторской школы реактивных двигателей для боевых самолётов Архип Михайлович Люлька. Двигатели марки «АЛ» производятся тысячами штук и стоят на вооружении ВВС России и армий десятков стран мира, до сих пор оставаясь непревзойденными по характеристикам в своем классе. Уникальные возможности двигателей «АЛ» регулярно демонстрируют на Международном авиационно-космическом салоне («МАКС») лётчики-асы, выполняющие сложнейший пилотаж на опытных и строевых самолётах фронтовой авиации.

После окончания в 1931 году Киевского политехнического института, Архип Михайлович Люлька работал в Харькове в НИИ промышленной энергетики и на турбинном заводе, а в 1933 году пришёл на кафедру авиадвигателей Харьковского авиационного института. В 1937 году он начал разработку реактивного газотурбинного двигателя для истребителя ХАИ-2. Расчёты показали, что самолёт сможет развивать скорость до 900 км/ч, однако идея опередила технические возможности того времени. Учёный совет направил материалы проекта в Москву, где он получил высокую оценку экспертной комиссии Наркомата обороны. Архип Михайлович Люлька и его группа получили возможность работать над проектом на Кировском заводе в Ленинграде. К 1940 году они разработали турбореактивный двигатель РД-1 с тягой 400-500 кгс, однако с началом войны работы остановились: чертежи, расчёты и изготовленную на 70% материальную часть двигателя пришлось спрятать на Кировском заводе. Сама группа эвакуировалась в Челябинск, где работала над созданием танковых двигателей. Появление в 1942 году реактивных истребителей «Messerschmitt Me.262», летавших со скоростью 860 км/ч, заставило срочно возобновить работы по РД-1. В конце 1942 года Архип Михайлович Люлька вернулся в блокадный Ленинград за технической документацией и узлами двигателя, которые удалось вывезти по «Дороге жизни» через Ладожское озеро.

В октябре 1943 года коллектив А.М.Люльки перешёл в Центральный институт авиационного моторостроения, где конструктор возглавил лабораторию по разработке реактивных двигателей. Создание отечественного турбореактивного двигателя (ТРД) стало едва ли не главным вопросом развития авиации в те годы. 30 марта 1946 года было сформировано ОКБ-165 под руководством А.М.Люльки, в котором на основе расчётов и чертежей РД-1 вскоре был создан лётный вариант двигателя ТР-1 с тягой 1350 кгс. В 1950 году построен двигатель с тягой 5030 кгс, получивший обозначение АЛ-5: по решению Советского Правительства с этих пор двигатели, разработанные в ОКБ, получали аббревиатуру «АЛ» в честь главного конструктора. Следом состоялись разработка двигателя АЛ-7 и его модификаций АЛ-7Ф, АЛ-7Ф-1 и АЛ-7Ф-2, принёсших ОКБ мировую известность и признание. Ими оснащались самолёты Су-7Б, Су-9, Су-11, Ту-128 и Бе-10. В период 1965-1972 годов в ОКБ-165 создан ТРД третьего поколения АЛ-21Ф, который устанавливался на самолёты Су-24, Су-17М и МиГ-23Б.

В 1973 году ОКБ Люльки приступило к созданию двигателя четвёртого поколения АЛ-31Ф для фронтового истребителя Су-27. При его разработке использована схема двухконтурного ТРД со смешением потоков – авторское свидетельство на эту идею А.М.Люлька получил ещё в 1941 году. Фактически 82 года назад им был предложен принцип и схема устройства двигателя, по которой и сегодня строится абсолютное большинство ТРД в мире. Первый АЛ-31Ф был собран 16 мая 1981 года, а уже в середине 1982 года Су-27 с двумя двигателями АЛ-31Ф с общей тягой 25 000 кгс впервые поднялся в небо в Комсомольске-на-Амуре. Все параметры АЛ-31Ф были запредельными: критические рабочие температуры, максимально возможная степень сжатия воздуха компрессором, высочайшие скорости вращения турбины. На этом достоинства двигателя не исчерпывались: у него большой ресурс, он прост и удобен в ремонте, модульная конструкция позволяет в 85% случаев выполнять ремонт в полевых условиях на аэродроме. Двигатели АЛ-31Ф и его модификации устанавливаются на Су-27 и его модификации, на истребители Су-30 и Су-33, на бомбардировщики Су-34. АЛ-31Ф стал базовым двигателем для фронтовой авиации, и до сих пор по праву остаётся одним из лучших в мире двигателей в своём классе.

Научные и конструкторские интересы А.М.Люльки не ограничивались авиацией. В 1959-1975 годах под его руководством для лунного ракетно-космического комплекса Н-1 создан жидкостный ракетный двигатель Д-57 с тягой 40 тс и его модификация с выдвижным соплом Д-57М на криогенных компонентах – жидком кислороде и жидком водороде. В 1981 году начата разработка малоразмерных двигателей для привода насосов гидросистем в рамках проекта «Энергия-Буран». В 1950-1960 годы А.Люлька совмещал конструкторскую и преподавательскую деятельность, являясь профессором кафедры специальных двигателей в МАИ. В 1967-1984 годах он возглавлял Комиссию по газовым турбинам при Академии наук СССР, немало способствуя развитию отечественной газовой энергетики. После смерти Архипа Михайловича в 1984 году его имя было присвоено предприятию, которое он возглавлял с 1946 года. Уникальная школа, созданная Архипом Михайловичем Люлькой, оказалась жизнеспособной и в условиях кризиса 1990-х, когда ОКБ фактически лишилось поддержки государства. В эти годы коллектив занимался разработкой и изготовлением наземных энергетических установок в интересах ПАО «Газпром»: в 1996 году прошли испытания стационарный АЛ-31СТ для перекачки газа по магистральным трубопроводам, а в 1998 году на его основе создан газотурбинный привод АП-31СТЭ для электрогенераторов электростанций мощностью от 12 до 20 мегаватт.

В 2004 году ОКБ им. А.М.Люльки – филиал «ОДК-УМПО» – начало разработку двигателя АЛ-41Ф-1 первого этапа программы создания истребителя 5 поколения Су-57. Двигатель запущен в серийное производство в октябре 2018 года. В свою очередь, для истребителя типа Су-35 поколения 4++ создан глубоко модернизированный двигатель АЛ-41Ф-1С с форсажной камерой, плазменной системой зажигания и всеракурсно управляемым вектором тяги. Двигатели семейств АЛ-31Ф и АЛ-41Ф имеют стратегическое значение для отечественного авиапрома и традиционно остаются в центре внимания специалистов на Международных авиационно-космических салонах «МАКС». В различные годы они демонстрировались в виде моделей, полноразмерных макетов и фрагментов перспективных модификаций в экспозиции «Объединенной двигателестроительной корпорации» (ОДК), а также в качестве стоящих на вооружении серийных образцов в составе силовых установок сверхманевренных самолётов, выступающих в лётной программе «МАКС». Кроме того, в разные годы «ОДК» продвигала на салоне программы военно-технического сотрудничества (ВТС). На «МАКС-2021» кульминацией лётной программы стали полёты истребителей Су-57 с двигателями первого этапа АЛ-41Ф-1, выступления пилотажной группы «Русские Витязи» на Су-30СМ с серийными АЛ-31ФП и Су-35 с АЛ-41Ф-1С.

Кстати, 29 марта 1990 года состоялся первый полёт опытного самолёта Ил-114 – родоначальника семейства ближнемагистральных турбовинтовых пассажирских самолётов, которые могут эксплуатироваться в регионах со слабой аэродромной инфраструктурой и в сложных климатических условиях. Трудная судьба машины как в зеркале отразила кризис авиационной отрасли 1990-х. Но сегодня программа навёрстывает упущенное: первые поставки самолётов Ил-114-300, собранных полностью из отечественных комплектующих, ожидаются уже в будущем, 2024 году. В первой половине 1980-х в СССР продолжался рост воздушных перевозок на местных и региональных воздушных линиях, однако парк самолётов в этом секторе, состоящий из Ан-24, Як-40 и Ту-134, постоянно сокращался из-за изношенности и выработки ресурса. К тому же эти самолёты перестали удовлетворять возросшим международным требованиям по уровню шума и эмиссии вредных веществ. Необходим был новый экономичный самолёт с турбовинтовыми двигателями, рассчитанный на 60-70 пассажиров, способный взлетать с небольших аэродромов, обладающий большой крейсерской скоростью и высоким уровнем комфорта для пассажиров, сравнимым с комфортом магистральных лайнеров.

В начале 1982 года с инициативой создания такого самолёта выступило ОКБ С.В.Ильюшина. Инициатива была поддержана, и с августа началась проработка материалов по созданию нового регионального Ил-114. Самолёт представлял собой свободнонесущий моноплан с низкорасположенным крылом и оперением нормальной схемы. Фюзеляж диаметром 2,86 м позволял расположить в одном ряду два двухместных пассажирских кресла с центральным проходом шириной 450 мм. На крыле установлены два турбовинтовых двигателя ТВ7-117С с малошумными шестилопастными воздушными винтами. Самолёт должен был перевозить не менее 60 пассажиров на практическую дальность 1000 км с крейсерской скоростью 500 км/ч на высоте 6000-7200 метров.

К июлю 1987 года был построен полномасштабный макет самолёта, а 29 марта 1990 года экипаж под командованием лётчика-испытателя Вячеслава Белоусова впервые поднял опытный Ил-114 в небо с аэродрома ЛИИ имени М.М.Громова в Жуковском. Сертификационные испытания самолёта из-за проблем с финансированием затянулись, и сертификат типа для Ил-114 был выписан Авиарегистром МАК только 25 апреля 1997 года. Начало эксплуатации Ил-114 было запланировано на II квартал 1991 года, потребность в таких машинах оценивалась на уровне 1500 штук. Ведущим серийным заводом должно было стать Ташкентское авиационное производственное объединение им. В.П. Чкалова (ТАПОиЧ), вторым – Московское авиационное производственное объединение им. П.В. Дементьева (ныне в составе «Объединенной авиастроительной корпорации»). Основным заказчиком самолёта стала национальная авиакомпания Узбекистана. По её просьбе в ОКБ Ильюшина была создана модифицированная версия Ил-114-100 с двигателями PWC-127H фирмы «Pratt & Whitney» (Канада). 26 января 1999 года экипаж под командованием лётчика-испытателя Игоря Гудкова впервые поднял Ил-114-100 в небо с аэродрома лётно-испытательной базы ТАПОиЧ. Всего до 2012 года было построено 18 самолётов разных модификаций. В числе его эксплуатантов, помимо «Uzbekistan Airways», в разные годы были российские авиакомпании «Выборг» и «Псков-Авиа». Кроме того, в 1998 году по заказу НПП «Радар ММС» был построен самолёт-лаборатория Ил-114ЛЛ для проведения испытаний образцов радиоэлектронного оборудования, разработанных в компании. Самолёты Ил-114-100 успешно летали в Узбекистане на внутренних регулярных рейсах, однако с 1 мая 2019 года авиакомпания прекратила эксплуатацию этих самолётов.

С распадом СССР планы строительства самолёта были нарушены и его крупносерийный выпуск так и не начался. Россия обеспечивала свои региональные перевозки за счёт оставшихся в эксплуатации Ан-24, Ан-26, Ту-134 и Як-40, стремительно вырабатывавших свой ресурс. Для того, чтобы показать авиакомпаниям и потенциальным заказчикам реальные возможности Ил-114, в июне 1998 года был организован масштабный перелёт по маршруту «Жуковский – Санкт-Петербург – Архангельск – Нижний Новгород – Тюмень – Омск – Красноярск – Иркутск – Хабаровск – Магадан – Якутск – Новосибирск – Екатеринбург – Самара – Волгоград – Минеральные Воды – Ростов-на-Дону – Жуковский». В итоге появились протоколы о намерениях приобрести порядка 150 Ил-114.

В ноябре 2015 года в контексте широкомасштабных санкций против РФ на самом высшем уровне было принято решение по организации производства глубоко модернизированной версии Ил-114-300 в России. Новый самолёт, способный работать в аэропортах со слабой аэродромной инфраструктурой, создаётся для местных авиалиний районов Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. Фактически это новая машина: от базовой версии Ил-114 остался только фюзеляж – крыло, бортовое радиоэлектронное оборудование, авионика, двигатели стали новыми. Самолёт оснащается двумя двигателями ТВ7-117СТ-01 мощностью до 3100 л.с. каждый, с новыми малошумными шестилопастными воздушными винтами. Новая вспомогательная силовая установка обеспечит лайнеру автономное базирование в региональных аэропортах. Опытно-конструкторские работы и подготовка производства были завершены в начале 2017 года. В 2019 году строительство Ил-114-300 было возобновлено на мощностях филиала РСК «МиГ» в Луховицах. В производственной кооперации принимают участие заводы в Воронеже, Ульяновске (все – из состава «ОАК»), работы синхронизированы с программой «Объединенной двигателестроительной корпорации» по двигателю ТВ7-117СТ-01. Новый Ил-114-300 будет на 100% состоять из российских комплектующих. План поставок включает до 100 самолётов к 2030 году, в том числе 50 машин для коммерческих авиакомпаний, 35 для государственных заказчиков (включая Минобороны РФ) и 15 – на экспорт. 16 декабря 2020 года Ил-114-300 впервые поднял в небо экипаж под командованием Заслуженного лётчика-испытателя, Героя России Николая Куимова, проверялись устойчивость и управляемость самолёта, функционирование его систем, режимы работы силовой установки.

Внимание участников и гостей к научно-деловой и демонстрационной программе авиасалона «МАКС» к программе Ил-114-300 не ослабевает. На «МАКС-2005» впервые демонстрировалась летающая лаборатория Ил-114ЛЛ компании «Радар-ММС», с тех пор самолёт стал завсегдатаем Международного авиационно-космического салона в Жуковском, принимая участие в лётной программе и украшая статическую стоянку авиасалона. На «МАКС-2007» самолёт был представлен в версии Ил-114-100, а первый опытный образец модернизированного Ил-114-300 с новыми двигателями ТВ7-117СТ-01 и усовершенствованным комплексом авионики стал дебютантом «МАКС-2021», где его можно было видеть как на статической стоянке, так и в лётной программе салона. В феврале этого года официально были озвучены планы «ОАК» продемонстрировать Ил-114-300 с двигателем ТВ7-117СТ-01 на предстоящем Международном авиационно-космическом салоне «МАКС-2023».

Еще одна памятная дата развития отечественного самолетостроения – 65-летие первых полетов советских тяжелых истребителей-перехватчиков: 28 апреля 1958 года состоялся первый полёт опытного истребителя И-75 разработки ОКБ-155 под руководством А.И.Микояна и М.И.Гуревича! Самолет наряду с аналогичными разработками ОКБ П.О.Сухого, ознаменовал начало эры создания тяжёлых истребителей-перехватчиков, способных противостоять возможному массированному удару ядерных бомбардировщиков 1960-х годов. Ведь рост численности и улучшение характеристик ударных и разведывательных самолётов США и стран НАТО во второй половине 1950-х годов становились всё более серьёзной угрозой для СССР. Скорость бомбардировщика В-58 практически вдвое превышала скорость звука, дальность полёта достигала 5 000 км. Необходимость создания следующего поколения средств перехвата воздушных целей для противовоздушной обороны страны становилась очевидной: первые отечественные зенитные ракетные комплексы (ЗРК), стоящие на вооружении, имели ограниченную дальность пуска ракет и потолок, не превышающий 20 км, что позволяло американским разведчикам U-2 безнаказанно нарушать воздушное пространство нашей страны. Результатом этого противостояния стало начало работ по созданию всеобъемлющего комплекса перехвата, включающего наращивание радиолокационного поля над территорией страны, развёртывание новых системы ПВО на основе ЗРК, и главное – создание специализированных истребителей-перехватчиков, основной задачей которых становится борьба со стратегическими бомбардировщиками, способными нести ядерное оружие.

Такой истребитель-перехватчик является исключительно сложным самолётом – сверхзвуковым, сверхвысотным, с мощной радиолокационной станцией (РЛС) и мощным ракетным вооружением. Работы по его созданию велись в ускоренном темпе не только в авиационных и двигателестроительных ОКБ, но и шире – в области радиолокационной техники, систем управления и наведения ракет, авиационных материалов. В ОКБ завода № 155 (впоследствии РСК «МиГ») под новейшую на тот период радиолокационную систему перехвата «Ураган-5Б» начали проектировать целый ряд новых самолётов, рассчитывавшихся под различные варианты силовой установки и ракетного вооружения. Одним их них стал перехватчик нового поколения И-75 со стреловидным крылом и двигателем АЛ-7Ф с тягой на форсаже до 10 тонн. Фактически, И-75 стал первым проектом самолёта микояновского КБ, предназначенным для уничтожения воздушных целей только управляемым дальнобойным ракетным вооружением.

Сборка опытного образца И-75 была завершена в феврале 1958 года. Самолёт отличали носовой воздухозаборник увеличенного диаметра с большим центральным телом-конусом, где располагалась РЛС «Ураган-5Б», а также подвеска на пилонах под крылом самонаводящихся ракет К-8, предназначавшихся для поражения всех видов воздушных целей с задней полусферы. РЛС «Ураган-5Б» объединила в себе лучшие достижения в электронике и радиолокации, включая новую элементную базу, новые принципы построения привода антенны и повышения помехозащищенности. Это был настоящий прорыв в самолётных РЛС: при меньших габаритах и весе, большей помехозащищенности и надёжности, она имела дальность действия в 2,5 раза выше, чем бортовые радиолокаторы предыдущего поколения. С подвесными баками тактический радиус нового перехватчика по проекту составлял 720 км, максимальная скорость на высоте 18 000 метров – 2360 км/ч, динамический потолок – до 24 200 метров, статический с ракетами – 20 100 метров. Самолёт строился в двух экземплярах: первый – в варианте с двигателем АЛ-7Ф, второй – И-75Ф – с модифицированной версией двигателя АЛ-7Ф-1 с увеличенной на 50% степенью форсирования. Однако к концу 1957 года двигатель всё ещё оставался недоработанным.

Испытания первого опытного И-75 начались 28 апреля 1958 года, впервые поднял машину в небо лётчик-испытатель Георгий Константинович Мосолов. Испытания продолжались до середины мая 1959 года, и в целом самолёт получил положительную оценку. Однако к моменту завершения заводских испытаний первые истребители-перехватчики Су-9 разработки конкурировавшего ОКБ Сухого уже были запущены в серийное производство. Несмотря на то, что Су-9 по ряду показателей (в частности, по дальности обнаружения и пуска снарядов) уступали И-75 с РЛС «Ураган-5Б», на тот момент они были более отработанными и уже несли боевое дежурство на аэродромах. Последнее оказалось важнее: необходимо было срочно противодействовать непрекращающимся полётам американских разведчиков над территорией СССР, и поэтому именно Су-9 был принят на вооружение.

Параллельно И-75 в ОКБ-155 проектировался самолёт Е-150 – первый из тяжёлых перехватчиков «МиГ» серии «Е». Е-150 получил треугольное крыло со стреловидностью по передней кромке 60 градусов и новый мощный двигатель Р-15-300 с форсажной тягой до 11 тонн. Следующим самолётом серии стал экспериментальный истребитель Е-152, первый полёт которого состоялся 21 апреля 1961 года. Были построены и другие экспериментальные машины: Е-150А и Е-152М. Однако самолёты 150-й серии в производство так и не пошли: в условиях ограниченного времени довести двигатели до нужных кондиций не удалось. Тем не менее, опыт создания этих машин не прошел бесследно: впервые были освоены скорости, в 2,5 раза превышающие скорость звука; впервые достигнут статический потолок более 22 км, что делало принципиально возможным перехват высотных целей; были использованы новые высокотемпературные авиационные материалы, усовершенствовалась технология производства. Всё это позволило ОКБ-155 в дальнейшем создать и принять на вооружение целое семейство выдающихся по характеристикам перехватчиков МиГ-25, а в 1970-х создать уникальный сверхзвуковой всепогодный истребитель-перехватчик дальнего радиуса действия МиГ-31.

МиГ-31 стал одним из самых необычных самолётов мира с принципиально новой концепцией применения: действовать вне радарной системы ПВО, обнаруживать и уничтожать крылатые ракеты на высотах от 100 метров до 30 километров, иметь скорость около 3000 км/ч. МиГ-31 имеет экипаж из двух человек, мощный двигатель Д-30Ф с форсажной камерой, совершенный навигационный комплекс, первую в мире РЛС с фазированной антенной решеткой, способную одновременно сопровождать до 10 целей в воздухе. Новым оружием стали ракеты Р-33 большого радиуса действия с дальностью поражения целей до 120 км. Четыре таких ракеты подвешивались под фюзеляжем. Ещё четыре ракеты можно размещать под крылом. В 1981 году МиГ-31 с РЛС «Заслон» был принят на вооружение, и после распада СССР самолёт продолжает защищать воздушные рубежи России. Начиная с 2007 года ведётся капитальный ремонт МиГ-31 с глубокой модернизацией до уровня МиГ-31БМ. Эти машины и сегодня остаются самыми мощными истребителями-перехватчиками в мире, способными догонять и уничтожать практически любой боевой самолёт на любой высоте, а также перехватывать и уничтожать крылатые ракеты с эффективностью более чем 90 %. Наконец, новейшей версией МиГ-31 стала модификация МиГ-31К, рассчитанная на применение гиперзвуковой аэробаллистической ракеты «Кинжал». Знаменитые перехватчики МиГ-25, МиГ-31 и их модификации регулярно демонстрируются на Международном авиационно-космическом салоне «МАКС» в составе экспозиции ВКС России. В частности, модернизированный МиГ-31БМ был впервые показан на «МАКС-2007», тогда же был впервые продемонстрирован и экспортный вариант МиГ-31Э.