Авиация и космонавтика 2014 09 - [21]
Но для начала, все же, обратимся к историческому аспекту сравнения F-104 и МиГ-21. Какие к самолетам предъявлялись технические требования и какие проблемы вставали перед конструкторами?
Истребители F-104 и МиГ-21 являются машинами одного поколения, почти ровесниками. Оба самолета проектировались в одном историческом и техническом контексте. И хотя цели, которые ставили перед собой конструкторы, почти совпадали, методы и пути их достижения оказались совершенно разными.
Кларенс Джонсон начал работу над своим истребителем зимой 1951 г., сразу после посещения Кореи, где он, вместе с другими авиационными специалистами занимался анализом той катастрофической ситуации, в которую попала истребительная авиация США. Американские летчики жаловались Джонсону, что их сложные и дорогие машины проигрывают простым советским МиГ-15. В своих беседах с боевыми пилотами Джонсон пытался выяснить их взгляд на облик идеального боевого самолета будущего. Коллективный разум рисовал в воображении конструктора легкий и дешевый самолет, превосходящий перспективные истребители противника в скорости, скороподъемности и высоте полета.
Первые наброски истребителя будущего Джонсон сделал вместе с руководителем департамента разработки фирмы Локхид Хэллом Хайбардом. Один из эскизных проектов, известный как №227-0-6, имел лобовой воздухозаборник с подвижным конусом, треугольное крыло и стабилизатор, вынесенный на середину киля. Внешне самолет был довольно похож на МиГ- 21. Но наличие сплошного воздуховода в фюзеляже, затруднявшего размещение топлива и оборудования, заставило конструкторов отказаться от такой компоновки и освободить носовую части, перейдя к боковым воздухозаборникам. Затем к работе подключились аэродинамики Фил Колман и Ирв Кулвер. Именно Кулвер убедил конструкторский коллектив отказаться от треугольного крыла и выбрать простое прямое, с небольшим размахом, как у опытного скоростного самолета Х-7. К осени 1952 г. самолет, наконец, приобрел тот неповторимый стремительный вид, который все мы знаем по многочисленным фотографиям.
Первоначально разработка самолета шла на «голом» энтузиазме и когда настало время воплощения идеи в металл, Джонсон обратился к военным за соответствующим финансированием. Чертежи и расчеты отправили в Пентагон, где концепция Джонсона получила одобрение. В декабре 1952 г. был объявлен конкурс на создание нового самолета для завоевания превосходства в воздухе и замены тактического истребителя F-100, с максимальной скоростью полета около М=1,3, испытания которого тогда шли полным ходом. В техническом задании ВВС указывалось, что новый истребитель должен был летать уже на скорости М=2 и обладать практическим потолком не менее 18300 м, что на 1500 м больше чем у F-100. Конструкторам рекомендовалось использовать перспективный ТРД J79 с фирмы General Electric, с тягой на форсаже 6700 кгс и вооружить истребитель двумя 30-мм пушками, а также установить на него радиолокационную станцию.
В СССР конструкторы Артем Микоян и Михаил Гуревич приступили к разработке МиГ-21 на пару лет позднее – в 1953 г. В своей работе они также опирались на корейский опыт. Требования к их самолету были следующими: в варианте фронтового истребителя максимальная скорость полета составляла 1800 км/ч, потолок – 19000 м. Для перехватчика скорость увеличивалась до 1950 км/ч, а потолок – до 20000 м. Вооружение фронтового истребителя должно было состоять из трех 30-мм пушек, а перехватчиков – из двух. Перехватчики планировалось оборудовать радиолокационной станцией.
Как видим, желаемые характеристики советского перехватчика во многом превосходили требования американских военных.
Однако американцы сразу определились с внешним обликом своего детища, в то время как в СССР шли работы над двумя вариантами – с треугольным и со стреловидным крылом. Первый полет экспериментального XF-104 состоялся 4 марта 1954 г., а МиГа с треугольным крылом 16 июля 1955 г. Первая серия МиГ-21 вышла с Московского авиазавода в 1959 г., а «Старфайтеры» начали выходить в 1956 г.
Интересно, что оба конструкторских бюро, американское и советское, столкнулись с одинаковыми проблемами в части силовых установок для своих истребителей.
В качестве силовой установки на МиГе планировалось использовать ТРД Микулина АМ-11 с тягой на форсаже 5100 кгс. Но самого двигателя тоже еще не было, и Микоян хотел поставить на первые машины двигатель АМ-9 (тяга 3250 кгс) от истребителя МиГ-19.
Американский ТРД J79 тоже только создавался, и когда Lockheed начала строить свои F-104, сроки поставки его первых образцов двигателей еще даже не определялись. В качестве временной меры Джонсон решил использовать на F-104 менее мощный двигатель J65 фирмы Wright, с тягой на форсаже около 4600 кгс.
Проектируя ТРД, американские и советские конструкторы увеличивали тягу своих изделий путем повышения степени сжатия воздуха в компрессоре. Американцы добивались заданной величины степени сжатия простым добавлением ступеней, доведя их количество на J79 аж до 17. Но дело они свое знали и степень сжатия у этого “монстра» дошла до рекордных 12 единиц. Это лучший в мире показатель для того времени. Понятно, что такой путь имел побочные эффекты: рост габаритов и массы двигателя.
