Высотный перехватчик аэростатов Мясищев М-17

Была поставлена задача создать самолет, способный перехватывать АДА, ведущие воздушную разведку над территорией СССР, двигаясь в устойчивых воздушных потоках в стратосфере.

 

Вероятность успешного перехвата и его стоимость должны были быть ниже, чем с применением существующих перехватчиков и ЗРК ПВО (специальный ЗРК против АДА разрабатывался ЭМЗ одновременно).

 

 

Проект такого самолета делался на конкурсной основе, в конкурсе участвовали как ОКБ МАП, так и общественные КБ (в частности, НИИ ВВС), которые представили свои предложения.

 

Ведущие специалисты, принимавшие участие в разработке самолета:

•  В.М. Мясищев – Главный конструктор до своей смерти 14 октября 1982 г.;
•  Л.А. Соколов – Главный конструктор с конца 1982 г. или с более поздней даты;
•  В.Н. Арнольдов;
•  А.А. Брук;
•  Ю.А. Горелов;
•  С.Г. Смирнов;
•  А.Д. Тохунц (крыло);
•  Н.Д. Барышев (ЦИАМ, силовая установка);
•  Я.М. Серебрийский (ЦАГИ, аэродинамика крыла) и др.

Разработка задана ЭМЗ В.М. Мясищева при его формировании в 1967 г. в рамках темы № 34.

Основные решения, положенные в основу аванпроекта самолета:

• аэродинамическая схема свободнонесущего моноплана с крылом большого удлинения;
• максимально возможное аэродинамическое качество самолета за счет достижения коэффициента подъемной силы 1,0 на крейсерском режиме полета;
• максимально возможное соотношение несущей площади крыла и полной омываемой поверхности самолета с учетом роста доли сопротивления трения в общем аэродинамическом сопротивлении самолета с подъемом на высоту более 10000 м из-за увеличения кинематической вязкости воздуха и снижения числа Рейнольдса и ламинаризации процесса обтекания;
• максимально возможное соотношением относительного удлинения всех агрегатов и их массы;
• аэродинамический профиль крыла должен обеспечивать максимальную подъемную силу на малых скоростях и больших высотах;
• двигатель должен без форсажа обеспечивать тягу, достаточную для устойчивого полета в стратосфере и совершения маневров;
• двигатель должен иметь собственную устойчивость для работы во всем диапазоне эксплуатационных высот;
• при участии ведущего специалиста ЦИАМ Н.Д. Барышева были рассмотрены различные компоновки СУ с одним или двумя ТРД, ТРДД и ТВД и была выбрана компоновка с одним ТРД большой тяги;
• вооружение и прицельное оборудование должно быть приспособлено для поражения АДА – цели малоскоростной, из непрочных материалов, но негорючей (при использовании теплого воздуха или гелия) и способной продолжать полет при многочисленных пробоинах.

 

Общие особенности конструкции самолета:

• моноплан классической статически устойчивой аэродинамической схемы;
• все агрегаты имеют большое удлинение и минимальное сечение;
• схема фюзеляжа двухбалочная с коротким основным фюзеляжем – гондолой для сокращение потерь давления в воздухозаборнике и сопле двигателя (при этом изучались данные продувок самолета Су-12, созданного в середине 1940-х гг., одного из немногих в СССР больших самолетов такой схемы;
• вооружение и прицельные системы расположены так, чтобы обеспечивать обстрел цели в верхней полусфере.

Основные конструкционные материалы и технологии:

• дюраль Д16АТ, АТВ (каркас и обшивка планера, кронштейны оборудования и систем и др.);
• алюминиевый сплав АЛ9 (малонагруженные кронштейны оборудования);
• алюминиевый сплав АК4 (силовые элементы каркаса и панели кессонов крыла, высоконагруженные кронштейны оборудования);
• алюминиевый сплав Д19 (обшивки оперения и закрылков);
• алюминиевый сплав АМг (сотовый заполнитель);
• твердый алюминиевый сплав В93 (силовой набор и окантовка ниш хвостовых балок);
• магниевый сплав МЛ5пч (каркас фонаря кабины, детали управления и др.);
• титановый сплав ОТ4-1 (отсек КСА);
• монолитные «вафельные» панели обшивки, нервюры, шпангоуты и др. детали планера изготовляются из Д16АТВ и АК4 химфрезерованием;
• трехслойные сотовые панели (металл, механизация крыла);
• стеклопластик (обтекатели хвостовых балок, радиопрозрачные панели изготавливаются выклейкой в автоклаве)

Стыковка агрегатов:

• крыло устанавливается над фюзеляжем в собранном виде на четырех узлах по 2 болта в каждом, узлы сделаны зацело с лонжеронами;
• навеска элеронов – длинные узлы, являющиеся продолжением нервюр ХЧК;
• каждая хвостовая балка крепится своим отсеком ООШ к верхней панели обшивки крыла своей верхней силовой панелью, а к имеющей вырез нижней панели обшивки – контурным угольником;
• стабилизатор крепится к килям контурными угольниками по обшивками кессонов и фитингами по лонжеронам;

Силовая установка:

• силовая установка в составе одного бесфорсажного ТРД РД36-51В взлетной тягой 20000 кгс и полетной тягой 600 кгс на высоте 25000 м при М=0,7;
• двигатель установлен в хвостовой части гондолы фюзеляжа;
• воздухозаборники боковые нерегулируемые полукруглого сечения с цилиндрическим каналом постоянной площади;
• топливная система включает расходный бак № 1 (1600 л), баки № 2 левый и правый по 2650 л, баки № 3 дополнительные левый и правый по 1550 л;
• объем маслосистемы – 24 л;
• противопожарная система обслуживает отсек двигателя, включается автоматически или вручную;
• ПОС воздухозаборников и выходного устройства двигателя работает за счет обогрева обечаек горячим воздухом, отбираемым от компрессора двигателя, включается датчиками обледенение или вручную.

 

 

Крыло:

• на виде в плане крыло прямоугодбное в средней части (до хвостовых балок), а дальше трапециевидное с очень большим удлинением и с нулевой стреловидностью;
• профиль крыла первоначально изменяемый в полете (патент А.Д. Тохунца от 21 мая 1971 г.) с обтеканием «по огибающим поляр» для достижения Кмах, но был использован фиксированный сверхкритический тонкий выпукло-вогнутый профиль типа П-173-9;
• на виде спереди крыло имеет вид «обратной чайки»;
• состоит из двух половин, стыкуемых по ПСС;
• каждая половина (консоль) крыла состоит из носка, средней части (кессона), хвостовой части, закрылка и элерона;
• силовой набор носка и хвостовой части состоит только из носовых и хвостовых частей нервюр соответственно;
• обшивка носовой части крыла – вафельного типа (химфрезерование после формовки);
• обшивка хвостовой части крыла гладкая; обшивка вафельного типа (химфрезерование после формовки);
• силовой набор кессона состоит из двух лонжеронов и нервюр;
• элероны многосекционные по всему размаху трапециевидной части консолей;
• элероны «зависающие», т.е. могут синхронно отклоняться вниз и использоваться как закрылки;
• триммеров на элеронах нет;
• механизация крыла включает выдвижные закрылки в корневой части, которые используются для изменения площади и кривизны профиля крыла в полете на большой высоте.

Гондола фюзеляжа:

•  имеет переменное овальное сечение, сужающееся в носовой и хвостовой частях и цилиндрическое в средней;
•  КСС бесстиргерная, силовой набор состоит из шпангоутов, обшивка – монолитные панели;
•  состоит из носового съемного кока, носового отсека, центрального отсека с двумя боковыми ВЗ, центрального отсека, отсека КСА.

Хвостовые балки:

•  одинаковы по конструкции;
•  балка тонкая, большого удлинения;
•  поперечное сечение прямоугольное в нижней части и полукруглое в верхней;
•  балка состоит из носовой части, отсека ООШ с открывающимися сторками, консольной части и хвостового обтекателя.

Оперение:

•  двухкилевое, кили установлены на хвостовых балках, ГО крепится к верхней части килей;
•  ГО прямоугольной в плане формы с трапециевидными законцовками;
•  ГО состоит из стабилизатора и РВ с триммерами;
•  стабилизатор состоит из двух консолей, стыкуемых по ПСС;
•  каждая консоль стабилизатора состоит из кессона, носка и законцовки;
•  РВ состоит из четырех секций – по одной средней и концевой на каждой консоли ГО;
•  на каждой секции РВ установлен триммер или сервокомпенсатор;
•  каждая плоскость ВО состоит из верхнего и нижнего килей, а также крепящегося к верхнему килю РН с триммером.

Основное управление самолетом:

•  включает три независимых канала – тангаж (РВ), крен (элероны) и рыскание (РН);
•  управление безбустерное;
•  проводка проложена по линиям минимальных деформаций агрегатов планера;
•  управление в каналах тангажа и крена – ручкой, рыскания – педалями.

 

 

Шасси:

•  шасси трехопорное с управляемой носовой стойкой;
•  колеса ООШ тормозные (тормоза работают от основной и аварийной систем, торможение раздельное с антиюзовой автоматикой);
•  колеса ПОШ нетормозные;
•  основная система уборки и выпуска шасси гидравлическая с электродистанционным управлением;
•  аварийный выпуск шасси – от  пневмосистемы;
•  управление ПОШ имеет 2 режима, от педалей и ручки разворота передней опоры.

Кабина, высотное оборудование и САПС:

•  кабина герметичная, кондиционируемая;
•  для тренировочных полетов на малых высотах  летчик снаряжается в вентилирующий костюм ВК-3М, защитный шлем ЗШ-3М с кислородной маской КМ-32 или ЗШ-5 и КМ-34;
•  для полетов на больших высотах  летчик снаряжается в высотно-компенсирующий костюм ВКК-6Д и геррметичный шлем ГШ-6А;
•  обогрев лобового стекла кабины электрический;
•  катапультируемое кресло К-36Л обеспечивает спасение летчика на всех высотах от 0 до практического потолка и на всех скоростях, а при не сброшенной крышке фонаря кабины – на скоростях свыше 90 км/ч.

Приборное оборудование:

•  на самолете установлена САУ, обеспечивающая взлет, полет по маршруту и заход на посадку;
•  обеспечивает взлет, пилотирование, навигацию и посадку в любых погодных условиях и ночью, состав – см. табл.

Вооружение:

•  на фюзеляже установлена одна дистанционно-управляемая пушеная установка с одной пушкой калибра 23 мм для ведения огня в передней части ВПС в пределах видимости прицела;
•  прицел оптический.

В процессе разработки самолета были созданы наземные стенды и ЛЛ:

•  универсальный стенд силовой установки, который представлял собой гондолу фюзеляжа с двигателем и его системами;
•  стенд отработки топливных систем;
•  стенд отработки крыла изменяемого профиля (в конструкции самолета не применен);
•  стенд отработки приборного оборудования в кабине летчика;
•  летающая лаборатория 17ЛЛ-1 (двигатель РД36-51В) и др.

 

Проект был завершен в 1969 г., но по результатам защиты в проект потребовалось внести значительные изменения, см. ниже. Это задержало выполнение программы.

 

М-17 РД36-51В рабочий эскизный проект и натурный макет, высотный перехватчик аэростатов. От эскизного проекта в первой редакции окончательный проект имел ряд значительных изменений, см. ниже.

 

Основные отличия по силовой установке:

• полностью ВЗ с меньшим сечением и др.

Основные отличия по крылу:

• полностью новое крыло с постоянным сужением, на виде спереди не имеет излома, из-за чего была введена сложная геометрическая крутка, сделаны саблевидные законцовки;
• изменена конструкция элеронов, их хорды увеличены, а размах значительно уменьшен;
• закрылки сделаны другой конструкции и по большей части размаха;
• для управления по крену и гашения подъемной силы введены интерцепторы;
• все сотовые панели заменены клепаными конструкциями с лонжеронами, нервюрами или шпангоутами и работающей обшивкой.

Основные отличия по гондоле фюзеляжа:

• носовая часть значительно укорочена;
• сечение средней части сделано переменным;

Основные отличия по хвостовых балках:

• сделаны полностью новые хвостовые балки с круговым сечением.

Основные отличия по оперению:

•  все сотовые панели заменены клепанными конструкциями с лонжеронами, нервюрами или шпангоутами и работающей обшивкой;
•  сделано полностью новое ГО, пропорции всех агрегатов изменены, сделаны саблевидные законцовки;
•  сделаны полностью новые кили с форкилями;
•  сделаны полностью новые РН;
•  нижние кили не установлены, вместо них на всю длину хвостовых балок от ниши ООШ пущен аэродинамический гребень из стеклопластика (в левом находится шлейф-антенна связной радиостанции).

Основные отличия по высотному оборудованию:

•  высотно-компенсирующий костюм и гермошлем заменены скафандром и др.

 

К моменту защиты проекта задача перехвата АДА была решена другими средствами (улучшены качества перехватчиков ПВО и их вооружения, а также ЗРК), что определило низкий приоритет темы.

 

 

М-17 РД36-51В (РНВВ СССР-17100) 1-й опытный, высотный перехватчик аэростатов. Самолет строился на КумАПО с 1974 по середину 1978 гг. и был сдан на ЗИ в частичной комплектации – без части вооружения, в т.ч. ПрНК-17. Пушечная установка была смонтирована, но без орудия.

 

Ведущим летчиком по программе ЗИ был назначен летчик-испытатель Кир Владимирович Чернобровкин.

Пробежки были начаты в период между концом октября и началом декабря 1978 г. В одной из первых скоростных пробежек 24 декабря 1978 г. Чернобровкин выполнил незапланированный взлет, самолет столкнулся с землей и разбился, летчик погиб.

 

По первой версии произошедшего в ходе пробежки была отмечена нештатная работа правого элерона – он самопроизвольно отклонился. Чтобы зафиксировать явление, Чернобровкин выполнил повторную пробежку. В ней самолет начало сносить с ВПП вправо. Чтобы не столкнуться с сугробами снега за обочиной ВПП, Чернобровкин принял решение взлетать. Оторвавшись от ВПП, он попал в снежный заряд, в условиях резкого ухудшения видимости на развороте столкнулся с холмом.

 

По второй версии Чернобровкин принял решение на повторную пробежку самостоятельно и вопреки запрету КДП. К этому времени стало темно, полеты уже закончились и по ВПП следовал служебный автобус (что является также грубым нарушением техники безопасности). Чернобровкин развернулся и начал пробежку в противоположном направлении. Увидев автобус, он решил взлетать, но не справился с управлением, допустил крен и столкнулся с высокими снежными сугробами по бокам ВПП. Летчик не был пристегнут к креслу и ударился головой о каркас кабины, что привело к его смерти.

 

Причиной катастрофы стала неудовлетворительная организация выполнения пробежек, а также грубые нарушения, допущенные как службой руководства полетами и летчиком. Также не была исключена нештатная работа системы управления по крену.

 

Запущенная журналистом Удаловым часто повторяемая ныне версия о том, что причиной катастрофы была спешка из-за желания сделать первый полет ко дню рождения Генерального секретаря ЦК КПСС Брежнева несостоятельна, т.к. к этой дате (19 декабря) в день катастрофы уже опоздали, а до следующей был почти год. В то же время на лицо неудовлетворительная работа испытательных служб КумАПО и ЭМЗ.

 

По итогам катастрофы было принято решение о смене производственно-испытательной базы, в недостатках которой руководство ЭМЗ видело главные причины неудачи.

 

М-17-2 (без РНВВ, зарезервирован РНВС СССР-17102) 2-й опытный статический, высотный перехватчик аэростатов. Самолет строился на КумАПО в частичной комплектации (без ПКИ или с заменой их на ВМГ) для статических прочностных испытаний.

М-17-3 РД36-51В (РНВВ СССР-17103, «Стратосфера») 3-й опытный – 2-й летный, высотный перехватчик аэростатов.

 

Считался в ОКБ серийной машиной, но фактически был опытным самолетом.

 

От эскизного проекта в первой редакции окончательный проект имел ряд значительных изменений:

•  сделано полностью новое крыло с переменным сужением, без механизации и с увеличенными элеронами, задняя кромка сделана так, что аэродинамические характеристики получаются усреднены между старой конфигурацией крыла с выпущенными и убранными закрылками;
•  изменена конструкция элеронов, их хорды увеличены, а размах значительно уменьшен;
•  закрылки сделаны другой конструкции и по большей части размаха;
•  для управления по крену и гашения подъемной силы введены интерцепторы;
•  на правом элероне установлен триммер и др.

 

Агрегаты самолета построен САЗ, а сборку и регулировку выполнил ЭМЗ в г. Жуковский. Самолет был сдан на испытания в частичной комплектации – без вооружения, но ПрНК-17 был установлен.

 

Самолет выполнил первый полет 26.05.82 г. под управлением Э. Чельцова, что и считается первым полетом самолетов типа М-17.

В испытаниях самолета участвовали летчики Владимир Архипенко, Олег Смирнов, Эдуард Чельцов.

 

Испытания показали ряд конструктивных дефектов:

• усилия на РУС в канале по крену слишком велики, для их снижения на нижней поверхности элеронов установили турбулизаторы (их размеры определялись подбором);
• на больших числах М (в пределах эксплуатационных ограничений самолета) возникала сильная тряска оперения, которая была устранена введением обтекателей (зализов) на стыках ВО и ГО;
• диапазон ходов рулевых поверхностей оказался слишком велик, что в одном полете привело к отказу САУ, раскачке самолета и выходу на критический режим (устранено ограничением хода рулевых поверхностей);
• невозможность достаточно быстрого снижения при разгерметизации кабины на высотах свыше 18000 м (были введены выпуск шасси на высоте, а также тормозные щитки на крыле – рассматривалась их установка на обеих поверхностях, но сделаны были только на верхней поверхности крыла).

К моменту устранения всех дефектов необходимость в таком перехватчике АДА совершенно пропала, к тому же началось сокращение ВС СССР и войск ПВО.

 

После завершения испытаний предположительно в конце 1989 г. самолет был списан и передан в Музей ВВС СССР в г. Монино.

 

М-17-4, «Стратосфера» (РНВВ СССР-17401) 4-й опытный – 3-й летный, 1-й серийный, высотный перехватчик аэростатов, высотный самолет-разведчик (фактически экспериментальный и научный самолет, который использовался для рекордных полетов и экологического мониторинга).

 

Построен САЗ в конце 1980-х или в начале 1990-х гг. От самолета СССР-17103 имел ряд отличий, в частности, гребень со шлейф-антенной связной радиостанции установлен только под левой хвостовой балкой.

 

Использовался в программе ЗИ самолета.

 

ГИ не прошел и на вооружение принят не был.

 

Далее самолет использовался для высотных исследовательских полетов по программе «Глобальный резерв озона»  для сбора данных по модной в то время теме «озоновой дыры». При этом на месте пушечной установки и прицельной станции была установлена научная аппаратура для сбора данных о состоянии атмосферы. Самолет получил наименование «Стратосфера» и дополнительные элементы окраски, включая эмблемы ЛИИ МАП, надписи пропагандистского и рекламного характера.

 

В 1990 г. самолет был подготовлен к рекордным полетам.

С 28 марта по 14 мая 1990 г. на этом самолете летчиками Архиповым, Смирновым и Генераловым установлено 24 мировых рекорда в подклассе С-1-J, см. табл.

 

Еще в начале 1980-х гг., задолго до времени, когда самолет был построен, задача перехвата АДА считалась уже совершенно не актуальной, рассматривалось применение самолета в качестве фронтового дистанционного разведчика, но для этого требовалось брать 1500 кг целевой нагрузки. Хотя рекордные полеты проводились с грузом до 2000 кг, для ее размещения при полной заправке не было ни запаса тяги двигателя, ни объемов в фюзеляже.

 

Было принято решение проектировать его модификацию М-17РМ, но изменение ТЗ обусловило такой объем изменений, что пришлось создавать самолет нового типа М-55.

 

 

Подробные тактико-технические данные самолета смотрите в таблице М-17 ТТХ

 

Подробные высотно-скоростные данные самолета смотрите в таблице М-17 ВСХ

 

Состав оборудования и вооружения самолета смотрите в таблице М-17 БРЭО и АВ

 

Список мировых рекордов, установленных на самолете, смотрите в таблице М-17 рекорды

 

Смысл использованных в статье и таблицах определений, понятий и сокращений можно узнать, открыв наш краткий словарь по авиации и ракетной технике

 

 

Список использованных источников:

1. Брук А.А., Удалов К.Г., Смирнов С.Г., Брезгинова Н.Г. Иллюстрированная энциклопедия самолетов В.М. Мясищева. М., Авико-Пресс, - 2001 г.
2. Захаров В.А. В.М. Мясищев – авиационный розмысл ХХ века. М., Издательство МАИ, - 2002 г.
3. Летные исследования и испытания. Фрагменты истории и современное состояние. Научно-технический сборник. Под ред. К.К. Васильченко и др. М., Летно-испытательный институт МАП им. Громова / «Машиностроение», - 1993 г.
4. Материалы экспозиции Музея ВВС РФ в г. Монино
5. Удалов К.Г., Брук А.А., Смирнов С.Г. М., Авико Пресс, - 1993 г.
6. Butowski P. Lotnictwo wojskowe Rosji. 2. Warszawa, Lampart, - 1995
7. https://testpilot.ru/base/2009/02/chelcov-e-n/
8. https://testpilot.ru/base/2010/03/chernobrovkin-k-v/ 

 

Напоминаем Вам, что в нашем журнале "Наука и техника" Вы найдете много интересных оригинальных статей о развитии авиации, кораблестроения, бронетехники, средств связи, космонавтики, точных, естественных и социальных наук. На сайте Вы можете приобрести электронную версию журнала за символические 60 р/15 грн.

 

В нашем интернет-магазине Вы найдете также книги, постеры, магниты, календари с авиацией, кораблями, танками.