A principios de los 50 del siglo pasado, solo había dos oficinas de diseño de cazas en la Unión Soviética: A. I. Mikoyan y A. S. Yakovleva. Parecería que deberían haberse convertido en los principales competidores en la creación de un nuevo tipo de luchador. Pero, como se describe en la primera parte, Yakovlev simplemente fue expulsado de la competencia. Sin embargo, la competencia aún resultó bastante intrigante. El principal rival de A. I. Mikoyan, el deshonrado P. O. Sukhoi, nombrado más recientemente por orden del Ministerio de Industria de Defensa No. 223 del 14 de mayo de 1953, Diseñador Jefe de OKB-1 en lugar de V. V. Kondratyev. A principios de 1949, la oficina de diseño de Pavel Osipovich se cerró debido a su conflicto con el Ministro de las Fuerzas Armadas de la URSS N. A. Bulganin. Según la versión oficial, esta oficina de diseño fue liquidada en relación con el desastre del experimentado interceptor Su-15 y la "ineficiencia" general del trabajo: después de todo, durante la existencia de la oficina de diseño, solo una máquina Su-2 fue adoptado.
Habiendo aceptado la base material en el territorio del Aeródromo Central, P. O. Sukhoi se dedicó de inmediato a reclutar personas y resolver problemas organizativos. Y el 5 de julio de 1953 se emitió el conocido Decreto del Consejo de Ministros de la URSS, que ordenó a la oficina de diseño de "caza" comenzar a desarrollar nuevos tipos de aviones; diseñado para una alta velocidad de vuelo supersónica (al menos 1750 km / h). Desde el nivel de las características especificadas, estaba claro que la aeronave que se estaba creando no solo se convertiría en una nueva máquina, sino que proporcionaría un avance significativo en la velocidad máxima. Recuerde que en 1953, no había ningún avión supersónico en serie en la URSS. A pesar de la novedad y complejidad de la tarea, el equipo recién formado, encabezado por P. O. Sukhim, comenzó activamente a desarrollar el proyecto. La base para ello fue el proyecto Su-17 (R), preparado en 1948.
Proyecciones de aviones Su-17 (R)
El trabajo fue en dos direcciones. El primero es un caza de primera línea (fue él quien se convirtió en el principal competidor del MiG-21), y el segundo es un interceptor de defensa aérea. Ambos aviones se desarrollaron en dos versiones, que se diferenciaban en alas: una con un ala en flecha tradicional y la otra con una nueva ala triangular. Un caza de primera línea con un ala barrida recibió la designación S-1 (Strelka) y con un ala triangular - T-1. Los interceptores fueron nombrados en consecuencia: C-3 y T-3. Sukhoi quería probar ambos tipos de vela en paralelo y poner en servicio la mejor opción. Después del rediseño del proyecto inicial "R" de acuerdo con las últimas recomendaciones TsAGI, la aeronave C1 / C3 utilizó un ala con un barrido de 60 ° a lo largo de una línea de cuerda de 1/4 de un perfil simétrico con un espesor relativo del 7% y una cola horizontal que gira todo. Al mismo tiempo, se instalaron un sistema hidráulico de alta presión, un sistema de control de refuerzo irreversible para todos los canales, una entrada de aire ajustable simétrica con un cuerpo central retráctil, y mucho más. El número de cañones a bordo se limitó a dos, uno en cada avión de ala. Para lograr velocidades de vuelo S-1 / S-3 más altas que la "R", Pavel Osipovich también decidió utilizar un nuevo motor turborreactor (TRD) diseñado por A. M. Cuna AL-7F con un empuje declarado en postcombustión de 10,000 kgf. Es cierto que el motor aún no estaba listo y, como medida temporal, el prototipo podría haber sido suministrado con su versión sin motor del AL-7, que desarrolló un tercio menos de empuje. Los cálculos mostraron que incluso con un turborreactor tan débil, el avión "C" alcanzará velocidades supersónicas.
El diseño del caza S-1 fue bastante rápido, porque su diseño repetía en gran medida la "R" construida anteriormente. Por supuesto, para su época, el Su-17 era un diseño revolucionario y avanzado, pero han pasado 5 años desde su diseño, y esto a veces fue ignorado por el personal de KB. Esto llevó al hecho de que cuando se completó el diseño, el curso del trabajo fue interrumpido por el jefe de la brigada de tipos generales E. G. Adler. Escribió sobre esto en sus memorias de la siguiente manera: “Empujado por la euforia asociada con el Su-17, que se arruinó en 1948, observé pasivamente cómo los jóvenes empleados del equipo de diseño de bocetos Sizov, Ryumin, Ponomarev y Polyakov repetían diligentemente las principales características de este ideal … Pero a medida que los dibujos del equipo de diseño preliminar se trasladaron a los equipos principales de la oficina de diseño, una sensación de descontento creció gradualmente en mí y se sugirió una solución constructiva diferente. Firmando los dibujos con cada vez más disgusto, finalmente no pude resistir y fui a Sukhoi con la cabeza culpable …"
En su conversación con Sukhoi, Adler propuso revisar significativamente el proyecto. El democrático y tranquilo Sukhoi aprobó la "revolución". Adler presentó sus puntos de vista sobre el cambio de proyecto al equipo unos días después. Los principales cambios afectaron la ubicación del tren de aterrizaje principal: debían ser transferidos del fuselaje al ala y el espacio vacante debía tomarse con tanques de combustible. La cola horizontal ajustable con elevadores debe reemplazarse con un estabilizador de giro total. Tuvo que moverse desde la quilla hasta la cola del fuselaje, porque la quilla no encajaba en propulsores potentes.
Al principio, las innovaciones de E. G. Adler no fue rechazado y las brigadas comenzaron a trabajar en una nueva tarea. Pero la reorganización del tren de aterrizaje requirió un cambio en el conjunto de potencia del ala y el esquema cinemático del propio chasis. Hubo algunos matices en el sistema de control, etc. El trabajo se ralentizó. El propio Adler dedicó mucho tiempo no solo a resolver los problemas que habían surgido, sino también a convencer a los empleados de que tenían razón, lo que, de hecho, lo convirtió en muchos detractores. El conflicto iba en aumento y E. G. Adler se vio obligado a dejar Sukhoi en la Oficina de Diseño de Yakovlev. Como resultado de esta historia, Adler escribió: “A partir de un cálculo comparativo de los pesos de las dos variantes de diseño del Su-7 al mismo tiempo, se encontró que el El ahorro total de peso en la nueva versión fue de 665 kg … No esconderé que es agradable se escuchó cuando un día Sukhoi, que era tacaño con elogios, sin embargo lanzó la frase en una de las reuniones: "Según los esquemas de Adler, las estructuras son más fáciles de obtener ".
El proyecto S-1 completado tenía un fuselaje cilíndrico sin pretensiones con una gran relación de aspecto, una entrada de aire frontal con un cono central, un ala de barrido medio y una unidad de cola de una sola aleta. Todas estas soluciones de diseño tenían como objetivo reducir la resistencia aerodinámica y lograr altas velocidades, especialmente porque TsAGI estudió este esquema en la mayor medida posible. Y si el planeador S-1 era familiar e incluso clásico para aviones domésticos, entonces la planta de energía era única en ese momento. Mientras desarrollaba su nuevo motor turborreactor AL-7, Arkhip Mikhailovich Lyulka decidió lograr un aumento en el empuje aumentando la relación de compresión de aire en el compresor. Este problema podría resolverse simplemente agregando etapas, pero al mismo tiempo aumentaron el peso y las dimensiones del motor. Y fue posible utilizar el llamado compresor supersónico. En él, gracias al perfil especial de las palas, el flujo de aire entre ellas se mueve más rápido que la velocidad del sonido. Tiene menos escalones, pero la presión del aire es mayor. En consecuencia, menos peso y más tracción.
Sin embargo, es muy difícil lograr un rendimiento estable de un compresor supersónico. Además, las palas están sometidas a cargas pesadas, e incluso pequeñas mellas en la superficie pueden provocar su destrucción. En vista de estas deficiencias, generalmente no todas las etapas se hacen supersónicas, sino solo algunas, por lo que es más fácil hacerlas funcionar. Cradle decidió hacer supersónica solo la primera etapa. En cuanto a su efectividad, reemplazó 3-4 subsónicos.
Para aumentar la carga de presión, se incrementó el diámetro de la rueda de la nueva etapa, pero el diámetro de las etapas antiguas se mantuvo igual, debido a esto, se formó una joroba característica en la trayectoria del aire. Durante las pruebas, el motor empezó a funcionar y mostró las características calculadas, pero su joroba no dio descanso al equipo de diseño. Pero todos sus intentos por corregir la "fealdad" no se han visto coronados por el éxito. El compresor suave obstinadamente no quería funcionar. Al final, se quedó solo y la forma inusual de la trayectoria del flujo del compresor AL-7 se convirtió en su sello distintivo.
Cradle incluso bromeó sobre esto. Un día, su OKB fue visitado por una delegación estadounidense de General Electric. El principal especialista de la empresa, al ver el compresor de los "siete", preguntó sorprendido a Lyulka: "¿Por qué su motor tiene un compresor con joroba?" A lo que respondió en broma: "¡Es así desde que nació!".
La etapa supersónica elevó la relación de compresión del compresor AL-7 a 9, 1. Mientras que en el AL-5 anterior con un compresor convencional, era solo 4, 5. El empuje máximo aumentó en 1340 kgf en comparación con los "cinco"..
El motor de la competencia AM-11 (RIF-300), desarrollado para el avión de Mikoyan en el Mikulin Design Bureau, tenía un compresor de seis etapas completamente supersónico. Pero General Electric para su motor destinado al caza de primera línea estadounidense F-104 (que se consideraba el principal enemigo en el diseño de las máquinas soviéticas) pasó por una forma sencilla de aumentar el número de etapas. Los diseñadores han acumulado 17 de ellos en J79 (Cabe recordar que el costo de una pala de motor a reacción es de varias decenas de dólares, y el costo del motor crece en proporción al número de etapas. Además, las dimensiones y el peso del motor crece.)
Los diseñadores tomaron caminos completamente diferentes tanto para garantizar la estabilidad del funcionamiento del motor como en la lucha contra las sobretensiones. La cuna aplicó una derivación de aire desde la ruta de flujo. El "exceso" de aire se eliminó de la cuarta y quinta etapas y se arrojó a la atmósfera a través de orificios en la carcasa del motor, que estaban alineados con dos cortes en la parte superior del fuselaje de la aeronave. En estado normal, los orificios del motor estaban cubiertos con bandas de acero. El bypass fue el sistema más simple y, al mismo tiempo, el más antieconómico. En el momento de abrir los orificios en la carcasa del turborreactor, el empuje disminuyó y el consumo de combustible aumentó.
En General Electric, para la estabilidad del motor, se utilizaron paletas de guía de compresor rotativo. Este sistema prácticamente no tuvo efectos secundarios, pero es un orden de magnitud más complicado y más caro que un bypass. En el motor Mikulin se utilizó un compresor de dos etapas, que no requería nada en absoluto, toda la regulación aseguraba la rotación de los rotores de baja y alta presión a diferentes velocidades.
Comparando motores, necesita saber que un motor turborreactor más avanzado es aquel que logra el empuje especificado por el cliente con un peso, dimensiones y consumo de combustible mínimos. Además, cada kilogramo extra de masa del motor provoca un aumento de la masa de la aeronave en aproximadamente tres kilogramos.
El nivel de diseño de perfección de un motor se puede determinar por su gravedad específica, la relación entre la masa y el empuje máximo. Cuanto más pequeño sea, mejor: más racionalmente se elige su esquema constructivo.
Como puede verse en el análisis de la tabla, el motor de A. A. AM-11 (R11F-300) se puede llamar legítimamente el mejor de los tres motores turborreactores. Mikulin. Los motores AL-7 de Lyulkov no eran los mejores de su clase, pero su empuje era inigualable y Sukhoi confiaba en él. Sin embargo, fue posible colocar un motor muy grande, sus sistemas y combustible solo en un fuselaje suficientemente voluminoso. Como resultado, el S-1 se veía muy impresionante en el contexto de los competidores nacionales y extranjeros.
El Su-7 también se veía impresionante en el contexto de los cazas de la generación anterior.
En noviembre de 1953 se defendió un proyecto de diseño de un caza de primera línea con un ala en flecha (variante "S-1"), y en febrero de 1954 se aprobó una comisión de maquetas. Por orden de MAP N ° 135 del 26 de octubre de 1953, OKB-1 fue trasladado como base de producción a una sucursal de la planta N ° 51 MAP.
El 1 de junio de 1955, se abrió una estación de prueba de vuelo (LIS) de la planta No. 51 en el LII en Zhukovsky; solo quedaban un par de semanas hasta que se completara la construcción del S-1. Después de probar los conjuntos y sistemas, la aeronave fue transportada desde Moscú a LIS bajo cubiertas de conformidad con todas las normas de seguridad y una escolta policial en motocicletas la noche del 15 al 16 de julio de 1955. El equipo de prueba estuvo encabezado por el ingeniero líder V. P. Baluev. Dado que OKB-51 aún no tenía sus propios pilotos de prueba, A. Kochetkov del Instituto Estatal de Pruebas Científicas de la Bandera Roja de la Fuerza Aérea (GK NII VVS), que previamente había probado el primer avión a reacción P. O. Sukhoi Su-9. 27 de julio A. G. Kochetkov realizó el primer rodaje en C-1. A esto le siguieron nuevas carreras ya con un desprendimiento de la rueda de morro, pero, a pesar de la ausencia de comentarios sobre el automóvil, la fecha del primer vuelo aún se pospuso. 6 de septiembre P. O. Sukhoi envió una solicitud al MAP para el primer vuelo C-1, pero los eventos del día siguiente hicieron sus propios ajustes. El 7 de septiembre, se planeó otro rodaje y una pequeña aproximación, pero tan pronto como el automóvil se separó de la franja, de repente se elevó 15 metros. La longitud de la pista de aterrizaje en el frente claramente no era suficiente. El piloto no tuvo más remedio que ayudar a la propia máquina "voladora". Habiendo aumentado el empuje del motor turborreactor a la velocidad máxima, A. G. Kochetkov continuó su vuelo. Habiendo hecho un vuelo en círculo, C-1 aterrizó. Por la salvación del prototipo, se elogió al piloto y se le otorgó una bonificación equivalente a un salario mensual. El estado de ánimo del Jefe ni siquiera se vio afectado por el hecho de que los competidores lograron superarlo: sus autos tomaron el ala en 1954. Mikoyan fue el primero en distinguirse: su E-2 bajo el control de E. K. Mosolov despegó el 14 de febrero, y dos semanas y media después, el caza XF-104A de Johnson despegó de la pista de aterrizaje de la fábrica.
La primera etapa de las pruebas de fábrica del S-1, equipado con un motor turborreactor de postcombustión AL-7, se completó el 23 de enero de 1956. En ese momento, el automóvil había completado 11 vuelos y voló cuatro horas y cinco minutos. Al mismo tiempo, fue posible cruzar la barrera del sonido en vuelo nivelado y determinar las principales características de estabilidad y controlabilidad de la aeronave. Mientras tanto, los fabricantes de motores prepararon una copia de vuelo del motor AL-7F con un postquemador y una boquilla ajustable de dos posiciones. El empuje del motor al máximo fue de 6850 kg y el postquemador de 8800 kg. Después de pequeñas modificaciones, se instaló en el C-1 y, en marzo de 1956, comenzó la segunda etapa de prueba de la máquina. Ya en los primeros vuelos, después de encender el postquemador, el avión aceleró fácilmente a una velocidad de M = 1, 3-1, 4. Un paso más, y se tomó la barrera en M = 1, 7. Ahora los probadores giraron a dos velocidades de sonido!
En cada nuevo vuelo, para reducir el riesgo de perder el único prototipo, la velocidad se incrementó en Mach 0,1. El 9 de junio, la aeronave alcanzó una velocidad de 2070 km / h (M = 1, 96), pero de repente comenzó la oleada de entrada de aire, acompañada de un temblor de la nariz del fuselaje, estallidos y "burbujeo" en el canal de entrada de aire. así como cambios periódicos en el empuje del motor. Makhalin, apagando el postquemador, redujo la velocidad. La oleada se ha detenido. El siguiente vuelo terminó igual. Quedó claro que los vuelos para alcanzar la velocidad máxima tendrían que detenerse hasta que se aclararan las razones del aumento y se desarrollaran los medios para superarlo. Pero incluso entonces, la velocidad alcanzada superó el TTT requerido de la Fuerza Aérea, lo que despertó el entusiasmo del cliente y el liderazgo del MAP, ya que prometía un fuerte aumento en la velocidad máxima en comparación con el caza MiG-19 soviético más rápido en ese momento… en el motor y fenómenos de parada en las palas de la etapa supersónica. Luego, los diseñadores cambiaron la forma del cono de morro, lo que permitió a Makhalin acelerar a 2.03M (2170 km / h) y finalmente tomar el "segundo sonido".
Aeronave S-1 durante la prueba a máxima velocidad
Referencias:
Adler E. G. Tierra y cielo. Notas del diseñador de aviones.
Markovsky V. Yu., Prikhodchenko I. V. El primer cazabombardero supersónico Su-7B. "¡Sal de las sombras!"
Aviación y tiempo // 2011. №5. "El avión de la era del clasicismo jet".
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Alas de la patria // Adler E. G. Cómo nació el Su-7.
Tsikhosh E. Avión supersónico.
Alas de la Patria // Ageev V. En el umbral del "segundo sonido".
Astakhov R. Caza de primera línea Su-7.
La historia de los diseños de aviones en la URSS 1951-1965
