День рождения Су-7: как летал «дедушка» российской сверхзвуковой авиации

Благодаря мему «сусемь» едва ли не каждый школьник знает, как выглядел этот истребитель: сигарообразный фюзеляж, стреловидное крыло и характерный «зеленый конус» в носовой части. Но столь необычный дизайн — не прихоть авиаконструкторов, а попытка найти компромисс между требованиями сверхзвукового полета и технологическими ограничениями 1950‑х годов.

«Почти каждое аэродинамическое и техническое решение на этом самолете имело как свои достоинства, так и цену, которую приходилось платить в процессе эксплуатации», — говорит Михаил Тяглик.

Су-7 проектировался как высотный и скоростной самолет, поэтому для снижения волнового сопротивления на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях потребовалось придать крылу заостренную стреловидную форму. Без этой меры достичь устойчивого сверхзвукового полета на двигателях того времени было бы практически невозможно. Однако она имела серьезный побочный эффект.

«На малых скоростях стреловидное крыло создает значительно меньшую подъемную силу, чем прямое той же площади. Набегающий поток воздуха перемещается вдоль передней кромки крыла к законцовке, и в итоге его концевые секции теряют подъемную силу раньше корневых. Это явление особенно опасно на взлете и посадке, когда скорость полета невысокая, а углы атаки большие. Это может привести к срыву потока с крыла и сваливанию самолета в штопор», — объясняет эксперт.

Для борьбы с этим явлением инженеры установили на верхней поверхности крыла аэродинамические гребни, которые частично устраняли этот эффект, помогая подъемной силе распределяться по поверхности крыла равномернее. При этом гребни не устраняли проблему полностью: пилот по-прежнему должен был контролировать угол атаки и скорость, чтобы не выйти за пределы безопасной зоны.

Зато Су-7 отличала высокая скорость и маневренность — не только благодаря стоявшему на нем мощному двигателю АЛ‑7Ф, разработанному в ОКБ им. А. Люльки, но и передовым для того времени инженерным решениям.

Кроме стреловидного крыла, на Су‑7 применили цельноповоротное горизонтальное оперение. В традиционной схеме у горизонтального оперения есть неподвижный стабилизатор и подвижные крайние части — рули высоты. Они отвечают за перемещение носа самолета вверх или вниз, что позволяет изменять направление движения по вертикали.

«На Су-7 весь стабилизатор поворачивался целиком. Это было необходимо для полета на трансзвуковых и сверхзвуковых режимах, когда традиционные рули высоты на задней кромке теряют эффективность, и начинается тряска», — поясняет Михаил Тяглик.

Также впервые в советской практике на истребителе был использован регулируемый воздухозаборник — тот самый «зеленый конус». При переходе на сверхзвук он автоматически выдвигался вперед, позволяя более плотному воздуху плавно входить в двигатель и обеспечивая его нормальную работу.

Отзывы пилотов о Су‑7 и его последующей модификации Су-7Б, поднявшейся в небо в 1959 году, были неоднозначными. Его как хвалили, так и ругали. Су‑7Б вообще получил прозвище «летающий утюг», но не за визуальное сходство — причина в том, что с 1956-го по 1979-й год произошло 224 летных происшествия, из них — 114 катастроф, связанных с нюансами управления этим воздушным судном.

«Летчики отмечали, что разгонные характеристики, скороподъемность и маневренность у машины отличные. Некоторые говорили: что летать на Су-7 — все равно, что сидеть верхом на ракете. Но за эти ощущения приходилось расплачиваться очень большими физическими нагрузками, — говорит Михаил Тяглик. — На сверхзвуковых скоростях летчик физически не мог отклонить рулевую поверхность ручкой, соединенной с этой поверхностью. Поэтому на Су‑7 использовали гидравлические бустеры и схему, при которой усилия пилота передавались не напрямую на руль, а через систему гидроусилителей». 

Наблюдалось и обратное: давление воздуха на руль тоже не передавалось на ручку управления, и пилот физически не чувствовал сопротивления. Без искусственной загрузки ручка стала бы «невесомой», и управлять самолетом было бы невозможно: малейшее отклонение — резкая реакция, никакой обратной связи. Проблему решил автомат регулирования загрузки ручки, благодаря которому пилот получал ощущение прилагаемых усилий в зависимости от режима полета.

Ко всему прочему, Су‑7 был тяжелым самолетом с относительно небольшой площадью крыла. В сочетании с большой стреловидностью и слабой механизацией это привело к тому, что у самолета была высокая по меркам того времени посадочная скорость — около 270–290 км/ч.

«Су‑7 требовал длинных взлетно-посадочных полос, преимущественно бетонных. Сам маневр посадки требовал от пилота высокой квалификации, особенно на грунтовых аэродромах или в сложных метеоусловиях», — добавляет Михаил Тяглик.

В годы холодной войны ближайшим конкурентом советского истребителя считали американский Lockheed F-104 Starfighter, который стал первым серийным самолетом, преодолевшим рубеж в две скорости звука.

Таких скоростей полета удалось достичь благодаря использованию стреловидного крыла с малым размахом. При это посадочные скорости были очень большими, а при выполнении виража с большой перегрузкой самолет срывался в штопор. Неудивительно, что Lockheed F-104 Starfighter получил от летчиков мрачное прозвище «вдоводел». 

Су-7, при чуть меньшей максимальной скорости, выигрывал в универсальности. У него было больше точек подвески вооружения, и он мог нести более разнообразную боевую нагрузку. Двигатель Су-7 позволял развивать большую, чем у Lockheed F-104 Starfighter, скороподъемность, что давало возможность быстрее набирать высоту.

«По статистике эксплуатации в ВВС СССР, у Cу-7 не было ни одного случая разрушения самолета в воздухе из-за недостаточной прочности, что нельзя сказать о конструкции Lockheed F-104 Starfighter. Кроме того, советский самолет мог выполнять виражи с большими чем у "американца" перегрузками, что в сочетании с лучшей аэродинамикой на малых и средних скоростях давало ему преимущество в ближнем маневренном бою», — добавляет Михаил Тяглик.

Опыт использования крыла большой стреловидности на Су‑7 с его плохими взлетно‑посадочными характеристиками стало отправной точкой для создания первого советского серийного самолета с изменяемой геометрией крыла.

Опытный самолет построили на базе серийного Су‑7БМ, заменив консольные части крыла на поворотные. В результате посадочная скорость снизилась, дальность и продолжительность полета выросли, управляемость стала лучше. И в 1969 году машину запустили в серию как Су‑17. Позже концепция изменяемой геометрии крыла перешла на Су‑24. 

«Су‑7 был не просто самолетом, а базой, на которых ОКБ Сухого отработало решения, ставшие фундаментом для всех последующих машин. Разработанная для него система управления через гидравлические бустеры использовалась во всех последующих сверхзвуковых аппаратах ОКБ Сухого, а асимметричный воздухозаборник с центральным конусом, отработанный на Су‑7, стал конструктивной деталью целого семейства истребителей-перехватчиков: Су‑9, Су-11, Су-15», — заключает Михаил Тяглик.