No início dos anos 50 do século passado, havia apenas dois escritórios de design de caças na União Soviética: A. I. Mikoyan e A. S. Yakovleva. Parece que eles deveriam ter se tornado os principais competidores na criação de um novo tipo de lutador. Mas, conforme descrito na primeira parte, Yakovlev foi simplesmente expulso da competição. No entanto, a competição ainda acabou, e bastante intrigante. O principal rival da A. I. Mikoyan, o desgraçado P. O. Sukhoi, mais recentemente nomeado por despacho do Ministério da Indústria de Defesa nº 223 de 14 de maio de 1953, Designer Chefe do OKB-1 em vez de V. V. Kondratyev. No início de 1949, o escritório de projetos de Pavel Osipovich foi fechado devido ao seu conflito com o Ministro das Forças Armadas da URSS N. A. Bulganin. De acordo com a versão oficial, este bureau de projetos foi liquidado em conexão com o desastre do experiente interceptor Su-15 e a "ineficiência" geral da obra: afinal, durante a existência do bureau de projetos, apenas uma máquina Su-2 foi adotado.
Tendo aceitado a base de material no território do Aeródromo Central, P. O. Sukhoi imediatamente começou a recrutar pessoas e resolver problemas organizacionais. E em 5 de julho de 1953, foi publicado o conhecido Decreto do Conselho de Ministros da URSS, que ordenava que o bureau de projetos de "caças" começasse a desenvolver novos tipos de aeronaves; projetado para alta velocidade de vôo supersônico (pelo menos 1750 km / h). A partir do nível das características especificadas, estava claro que a aeronave sendo criada não se tornaria apenas uma nova máquina, mas também proporcionaria um avanço significativo em velocidade máxima. Lembre-se de que, em 1953, não havia aeronave supersônica em série na URSS. Apesar da novidade e complexidade da tarefa, a equipe recém-formada, liderada por P. O. Sukhim, começou ativamente a desenvolver o projeto. A base para isso foi o projeto Su-17 (R), elaborado em 1948.
Projeções de aeronaves Su-17 (R)
O trabalho seguiu em duas direções. O primeiro é um lutador de linha de frente (foi ele quem se tornou o principal competidor do MiG-21), e o segundo é um interceptador de defesa aérea. Ambas as aeronaves foram desenvolvidas em duas versões, diferindo nas asas: uma com a tradicional asa varrida e a outra com uma nova asa triangular. Um lutador de linha de frente com uma asa varrida recebeu a designação S-1 (Strelka), e com uma asa triangular - T-1. Os interceptores foram nomeados em conformidade: C-3 e T-3. Sukhoi queria testar os dois tipos de asa em paralelo e colocar a melhor opção em serviço. Após o redesenho do projeto inicial "R" de acordo com as últimas recomendações da TsAGI, a aeronave C1 / C3 utilizou uma asa com varredura de 60 ° ao longo de uma corda de 1/4 de perfil simétrico com espessura relativa de 7% e uma cauda horizontal giratória. Ao mesmo tempo, foram instalados um sistema hidráulico de alta pressão, um sistema de controle de booster irreversível para todos os canais, uma entrada de ar axissimétrica ajustável com um corpo central retrátil e muito mais. O número de armas a bordo foi limitado a dois - um em cada asa de avião. Para alcançar velocidades de vôo S-1 / S-3 mais altas do que o "R", Pavel Osipovich também decidiu usar um novo motor turbojato (TRD) projetado por A. M. Berço AL-7F com impulso declarado no pós-combustão de 10.000 kgf. É verdade que o motor ainda não estava pronto e, como medida temporária, o protótipo poderia ter sido fornecido com sua versão sem motor do AL-7, que desenvolveu um terceiro impulso a menos. Os cálculos mostraram que mesmo com um motor turbojato tão fraco, a aeronave "C" atingirá velocidades supersônicas.
O design do caça S-1 foi bastante rápido, porque seu design repetia amplamente o "R" construído anteriormente. É claro que, para sua época, o Su-17 era um design revolucionário e avançado, mas 5 anos se passaram desde seu design, e isso às vezes era ignorado pela equipe da KB. Isso levou ao fato de que, no momento em que o projeto foi concluído, o curso do trabalho foi interrompido pelo chefe da brigada de tipos gerais E. G. Adler. Ele escreveu sobre isso em suas memórias da seguinte maneira: “Empurrado pela euforia associada ao Su-17, que foi arruinado em 1948, observei passivamente os jovens funcionários da equipe de design de esboços Sizov, Ryumin, Ponomarev e Polyakov repetirem diligentemente as principais características deste ideal … Mas à medida que os desenhos da equipe de projeto preliminar foram transferidos para as equipes principais do bureau de projeto, um sentimento de descontentamento foi crescendo em mim e uma solução construtiva diferente foi surgindo. Assinando os desenhos com cada vez mais nojo, finalmente não resisti e fui para Sukhoi com a cabeça culpada …”
Em sua conversa com Sukhoi, Adler propôs uma revisão significativa do projeto. O democrático e calmo Sukhoi aprovou a "revolução". Adler apresentou sua opinião sobre a mudança do projeto para a equipe alguns dias depois. As principais mudanças afetaram a localização do trem de pouso principal - eles seriam transferidos da fuselagem para a asa, e o espaço vazio seria ocupado com tanques de combustível. A cauda horizontal ajustável com elevadores deve ser substituída por um estabilizador giratório. Ele teve que ser movido da quilha para a cauda da fuselagem, porque a quilha não acomodava propulsores poderosos.
No início, as inovações da E. G. Adler não foi rejeitado e as brigadas começaram a trabalhar em uma nova tarefa. Mas o rearranjo do trem de pouso exigiu uma mudança no conjunto de potência da asa e no esquema cinemático do próprio chassi. Havia algumas nuances no sistema de controle, etc. O trabalho ficou lento. O próprio Adler despendeu muito tempo não só para resolver os problemas que surgiram, mas também para convencer os funcionários de que eles estavam certos, o que, na verdade, o tornou um grande número de malfeitores. O conflito estava crescendo, e E. G. Adler foi forçado a deixar Sukhoi no Yakovlev Design Bureau. Como resultado dessa história, Adler escreveu: "A partir de um cálculo comparativo dos pesos das duas variantes de design do Su-7 ao mesmo tempo, descobriu-se que o a redução de peso total na nova versão foi de 665 kg … Não vou esconder que é agradável que foi ouvido quando um dia Sukhoi, que era mesquinho com elogios, no entanto lançou a frase em uma das reuniões: "De acordo com os esquemas de Adler, as estruturas são mais fáceis de obter."
O projeto S-1 concluído tinha uma fuselagem cilíndrica despretensiosa com uma grande proporção de aspecto, uma entrada de ar frontal com um cone central, uma asa com varrimento médio e uma cauda de aleta única. Todas essas soluções de design visavam reduzir o arrasto aerodinâmico e alcançar altas velocidades, especialmente porque tal esquema foi estudado tanto quanto possível por TsAGI. E se o planador S-1 era familiar e até mesmo clássico para aeronaves domésticas, então a usina era única naquela época. Enquanto desenvolvia seu novo motor turbojato AL-7, Arkhip Mikhailovich Lyulka decidiu alcançar um aumento no empuxo aumentando a taxa de compressão de ar no compressor. Este problema poderia ser resolvido simplesmente adicionando etapas, mas ao mesmo tempo o peso e as dimensões do motor aumentaram. E foi possível usar o chamado compressor supersônico. Nele, graças ao perfil especial das lâminas, o fluxo de ar entre elas se move mais rápido do que a velocidade do som. Tem menos etapas, mas a pressão do ar é maior. Conseqüentemente, menos peso e mais tração.
No entanto, é muito difícil conseguir um desempenho estável com um compressor supersônico. Além disso, as lâminas estão sujeitas a cargas pesadas e mesmo pequenos cortes na superfície podem levar à sua destruição. Em vista dessas deficiências, geralmente nem todos os estágios são supersônicos, mas apenas alguns, então é mais fácil fazê-los funcionar. Cradle decidiu fazer apenas o primeiro estágio supersônico. Em termos de eficácia, substituiu 3-4 subsônicos.
Para aumentar a cabeça de pressão, o diâmetro da roda do novo estágio foi aumentado, mas o diâmetro dos estágios antigos permaneceu o mesmo, por isso, uma saliência característica foi formada no trajeto do ar. Durante os testes, o motor começou a funcionar e apresentou as características calculadas, mas sua saliência não deu descanso à equipe de projeto. Mas todas as suas tentativas de corrigir a "feiúra" não foram coroadas de sucesso. Compressor liso teimosamente não queria funcionar. No final, ele foi deixado sozinho, e a forma incomum do caminho do fluxo do compressor AL-7 tornou-se sua marca registrada.
Cradle até brincou com isso. Um dia, seu OKB foi visitado por uma delegação americana da General Electric. O maior especialista da empresa, vendo o compressor do "sete", perguntou surpreso a Lyulka: "Por que o seu motor tem um compressor corcunda?" Ao que ele respondeu brincando: "Ele é assim desde o nascimento!"
O estágio supersônico aumentou a taxa de compressão do compressor AL-7 para 9, 1. Enquanto no AL-5 anterior com um compressor convencional, era de apenas 4, 5. O empuxo máximo aumentou 1340 kgf em comparação com os "cinco".
O motor concorrente AM-11 (RIF-300), desenvolvido para a aeronave de Mikoyan no Mikulin Design Bureau, tinha um compressor totalmente supersônico de seis estágios. Mas a General Electric, para seu motor destinado ao caça americano de linha de frente F-104 (que era considerado o principal inimigo no projeto das máquinas soviéticas), adotou uma maneira simples de aumentar o número de estágios. Os projetistas acumularam 17 deles no J79 (deve-se lembrar que o custo de uma pá de motor a jato é de várias dezenas de dólares, e o custo do motor cresce em proporção ao número de estágios. Além disso, as dimensões e o peso do motor aumenta.)
Os projetistas seguiram caminhos completamente diferentes tanto para garantir a estabilidade do funcionamento do motor quanto no combate às oscilações. O berço aplicou o desvio de ar do caminho do fluxo. O "excesso" de ar foi retirado do quarto e quinto estágios e lançado na atmosfera por meio de orifícios na carcaça do motor, alinhados a dois recortes na parte superior da fuselagem da aeronave. No estado normal, os orifícios do motor eram cobertos com fitas de aço. O bypass era o sistema mais simples e ao mesmo tempo menos econômico. No momento da abertura dos furos na carcaça do motor turbojato, o empuxo diminuiu e o consumo de combustível aumentou.
Na General Electric, para a estabilidade do motor, foram utilizadas palhetas-guia do compressor rotativo. Este sistema praticamente não teve efeitos colaterais, mas é uma ordem de magnitude mais complicado e mais caro do que um bypass. No motor Mikulin foi utilizado um compressor de dois estágios, que não exigia absolutamente nada, toda a regulagem garantia a rotação dos rotores de baixa e alta pressão em velocidades diferentes.
Comparando os motores, você precisa saber que um motor turbojato mais avançado é aquele que atinge o empuxo especificado pelo cliente com peso, dimensões e consumo de combustível mínimos. Além disso, cada quilograma extra de massa do motor causa um aumento na massa da aeronave em cerca de três quilogramas.
O nível de perfeição do projeto de um motor pode ser determinado por sua gravidade específica - a relação entre a massa e o empuxo máximo. Quanto menor for, melhor: mais racionalmente será escolhido seu esquema construtivo.
Como pode ser visto na análise da tabela, o motor AM-11 (R11F-300) A. A. pode ser corretamente chamado de o melhor dos três motores turbojato. Mikulin. Os motores AL-7 de Lyulkov não eram os melhores dos melhores em sua classe, mas seu empuxo era incomparável e Sukhoi confiava nisso. No entanto, era possível colocar um motor muito grande, seus sistemas e combustível apenas em uma fuselagem suficientemente volumosa. Como resultado, o S-1 parecia muito impressionante contra o pano de fundo dos competidores nacionais e estrangeiros.
O Su-7 também parecia impressionante contra o pano de fundo dos lutadores da geração anterior.
O projeto de um caça de linha de frente com asa varrida (variante "S-1") foi defendido em novembro de 1953 e, em fevereiro de 1954, uma comissão de mock-up foi aprovada. Por despacho do MAP nº 135 de 26 de outubro de 1953, o OKB-1 foi transferido como base de produção para um ramo da planta nº 51 MAP.
Em 1 de junho de 1955, uma estação de teste de vôo (LIS) da planta nº 51 foi inaugurada no LII em Zhukovsky - apenas algumas semanas restaram até a conclusão da construção do S-1. Depois de testar as montagens e sistemas, a aeronave foi transportada de Moscou para a LIS coberta em conformidade com todas as normas de segurança e escolta policial em motocicletas na noite de 15 a 16 de julho de 1955. A equipe de teste foi chefiada pelo engenheiro líder V. P. Baluev. Como o OKB-51 ainda não tinha seus próprios pilotos de teste, A. Kochetkov, do Instituto Estadual de Testes Científicos de Bandeira Vermelha da Força Aérea (GK NII VVS), que havia testado anteriormente o primeiro avião a jato P. O. Sukhoi Su-9. 27 de julho A. G. Kochetkov realizou o primeiro taxiamento no C-1. Seguiram-se novas corridas já com descolamento da roda do nariz, mas, apesar da ausência de comentários sobre o carro, a data do primeiro voo foi adiada. 6 de setembro PO Sukhoi enviou um pedido ao MAP para o primeiro voo do C-1, mas os eventos do dia seguinte fizeram seus próprios ajustes. Em 7 de setembro, outro taxiamento e uma pequena aproximação foram planejados, mas assim que o carro se afastou da pista, subitamente subiu 15 metros. O comprimento da pista de pouso na frente claramente não era suficiente. O piloto não teve escolha a não ser ajudar a própria máquina "voadora". Tendo aumentado o empuxo do motor turbojato até a velocidade máxima, o A. G. Kochetkov continuou seu vôo. Tendo feito um vôo em círculo, o C-1 fez um pouso. Pela salvação do protótipo, o piloto foi elogiado e recebeu um bônus no valor de um salário mensal. O humor do chefe não foi nem mesmo prejudicado pelo fato de que os competidores conseguiram ultrapassá-lo - seus carros foram para a asa em 1954. Mikoyan foi o primeiro a se destacar - seu E-2 sob o controle de E. K. Mosolov decolou em 14 de fevereiro e, duas semanas e meia depois, o caça XF-104A de Johnson decolou da pista de fábrica.
A primeira fase de testes de fábrica do S-1, equipado com motor turbojato AL-7 de pós-combustão, foi concluída em 23 de janeiro de 1956. A essa altura, o carro havia completado 11 voos e voou quatro horas e cinco minutos. Ao mesmo tempo, foi possível cruzar a barreira do som em vôo nivelado e determinar as principais características de estabilidade e controlabilidade da aeronave. Nesse ínterim, os construtores do motor prepararam uma cópia de voo do motor AL-7F com pós-combustor e um bico ajustável de duas posições. A potência máxima do motor foi de 6.850 kg e a pós-combustão foi de 8.800 kg. Após pequenas modificações, ele foi instalado no C-1 e, em março de 1956, começou a segunda fase de testes da máquina. Já nos primeiros voos, após ligar o pós-combustor, o avião acelerou facilmente a uma velocidade de M = 1, 3-1, 4. Mais um passo e a barreira em M = 1, 7. Agora os testadores balançaram em duas velocidades de som!
A cada novo vôo, para reduzir o risco de perder o único protótipo, a velocidade era aumentada em Mach 0,1. Em 9 de junho, a aeronave atingiu a velocidade de 2.070 km / h (M = 1, 96), mas repentinamente o aumento repentino da entrada de ar começou, acompanhado por um estremecimento do nariz da fuselagem, estalos e "borbulhamento" no canal de entrada de ar, bem como mudanças periódicas no empuxo do motor. Makhalin, desligando a pós-combustão, diminuiu a velocidade. A onda parou. O próximo vôo terminou da mesma forma. Ficou claro que os voos para atingir a velocidade máxima teriam que ser interrompidos até que os motivos do aumento repentino fossem esclarecidos e os meios para contorná-lo fossem desenvolvidos. Mas mesmo assim, a velocidade alcançada superou o TTT exigido da Força Aérea, o que despertou o entusiasmo do cliente e da liderança do MAP, pois prometia um aumento acentuado na velocidade máxima em comparação com o mais rápido caça soviético MiG-19 da época… no motor e fenômenos de estol nas lâminas do estágio supersônico. Em seguida, os designers mudaram o formato do cone do nariz, o que permitiu a Makhalin acelerar para 2,03M (2170 km / h) e finalmente obter o "segundo som".
Aeronave S-1 durante o teste em velocidade máxima
Referências:
Adler E. G. Terra e céu. Notas do projetista da aeronave.
Markovsky V. Yu., Prikhodchenko I. V. O primeiro caça-bombardeiro supersônico Su-7B. "Saia das sombras!"
Aviação e tempo // 2011. №5. "O avião da era do classicismo a jato."
AviO. Antologia de Su-7.
Asas da Pátria // Adler E. G. Como o Su-7 nasceu.
Aeronave Tsikhosh E. Supersonic.
Asas da Pátria // Ageev V. No limiar do "segundo som".
Astakhov R. Lutador da linha de frente Su-7.
A história dos projetos de aeronaves na URSS 1951-1965
