Экспериментальный истребитель-перехватчик Е-150.

Экспериментальный истребитель-перехватчик Е-150.

Разработчик: ОКБ Микояна, Гуревича
Страна: СССР
Первый полет: 1960 г.

Новый всепогодный истребитель-перехватчик Е-150, задуманный в ОКБ А.И.Микояна, должен был развивать скорость в три раза превышающую скорость звука. Поэтому до его создания «в металле» пришлось решать проблему теплового барьера — разработать и создать термостойкие материалы, способные выдерживать полетные нагрузки при повышенной в несколько раз температуре. Обычные, алюминиевые сплавы в этих условиях просто «текли». Требовалось научиться делать конструкцию самолета из жаропрочных сталей, титановых сплавов и композитов, разработать технологию серийного производства и т.д. И эти проблемы удалось решить в кратчайшие сроки.

Летом 1957 года было завершено эскизное проектирование перехватчика Е-150 — первого из «тяжелых МиГов» серии «Е» (заключение Управления по опытному строительству авиационной техники ВВС — УОСАТ ВВС — было подписано в июле). Одновременно прорабатывался его второй вариант (Е-151) с подвижной пушечной установкой в фюзеляже. Самый ранний вариант эскизного проекта был разработан еще в 1956 году. Основные задачи Е-150 в системе «У-5» формулировались так: автоматическое наведение на цель и автоматическая атака, перехват и уничтожение бомбардировщиков противника на сверхзвуковых скоростях в любых метеоусловиях и при отсутствии оптической видимости. Самолет должен был строиться в двух экземплярах со следующим вооружением: — первый опытный с двумя управляемыми по лучу бортового локатора ракетами типа К-6В или К-7В; — второй опытный с подвижной в двух плоскостях стрелковой установкой (главный конструктор Фонаков), состоящей из двух пушек ТКБ-495 калибра 30 мм.

Е-150 даже внешне резко отличался от всех ранее построенных машин. Самолет представлял собой среднеплан с треугольным крылом и фюзеляжем круглого сечения. Фюзеляж напоминал трубу из элементарных тел вращения с практически одинаковым диаметром по всей длине (цилиндр диаметром 1600 мм переходил в хвостовой части в зоне форсажной камеры двигателя и его эжектора в цилиндр диаметром 1650 мм). В носовой части фюзеляжа устанавливался «многоскачковый» конус из диэлектрического материала, состоявший из трех ступеней. В нём располагалась антенна радиолокационной станции «Ураган-5Б». Эта РЛС с большой дальностью обнаружения цели могла работать в режиме обзора и сопровождения цели. РЛС была сопряжена с системой управления огнем и приемной телекомандной ситемой, а также автопилотом управления. Взаимодействие этих устройств обеспечивало в любых погодных условиях и в любое время суток выполнение направляемого с земли автоматического полета в заданную зону с последующим захватом цели сигналами РЛС и выполнением атаки при совмещении цели с меткой радиолокационного прицела самолета.

Трехступенчатое регулирование служило для дивергенции ударной волны перед воздухозаборником. Регулировка входного сечения осуществлялась подвижной обечайкой, которая имела два фиксированных положения. При достижении скорости, равной М=1,65, обечайка автоматически сдвигалась. С уменьшением скорости она возвращалась в исходное положение. По бортам фюзеляжа в районе кабины размещались противопомпажные створки. Цельнолитой фонарь, открывавшийся вверх-вперед, не имел лобового стекла и плавно переходил в гаргрот, тянущийся к основанию киля. Остекление фонаря выполнялось из 12-миллиметрового стекла Т2-55, способного выдерживать температуру аэродинамического нагрева до 170°С. В кабине летчика устанавливалось шторочное катапультное кресло. Для улучшения путевой устойчивости на больших скоростях под фюзеляжем в хвостовой части монтировался аэродинамический гребень. В нижней части фюзеляжа также располагались три тормозных щитка. Для сокращения длины пробега применялся тормозной парашют ПГ-5605-58 площадью 18 м2. Треугольное крыло малого удлиннения, аэродинамика которого уже была хорошо отработана на опытных истребителях Е-4 и Е-5, имело тонкий профиль с относительной толщиной 3,5%, выдвижные закрылки Фаулера и элероны с аэродинамической компенсацией. Его стреловидность по передней кромке составляла 60°. На нижней поверхности каждой консоли крыла предусматривалась установка по одному пилону для подвески ракет.

Силовая установка состояла из одного двигателя Р-15-300. Этот ТРД, развивавший тягу на максимальном режиме 6840 кг и на форсаже 10 150 кг, имел специальный эжектор, который позволял развивать суммарное тяговое усилие до 19 800 кг на скоростях полета в диапазоне чисел М=2,4-2,5 и существенно уменьшить донное сопротивление.

Во всех каналах системы управления истребителя использовались необратимые бустеры. Аварийное управление осуществлялось электромеханизмами. На самолете применялись две автономные гидросистемы — общая и бустерная. Общая гидросистема обслуживала шасси, закрылки, тормозные щитки, обечайку конуса воздухозабоника, противопомпажные створки и дублировала бустернуюо систему в случае ее отказа.

Основные стойки шасси при уборке укладывались в консоли крыла параллельно строительной плоскости, а колеса убирались в фюзеляж под углом 55° к строительной плоскости крыла. Передняя стойка с тормозным колесом убиралась против потока.

При втором варианте вооружения перехватчика (Е-151) в носовой части фюзеляжа перед кабиной располагалась подвижная пушечная установка. В связи с высоким аэродинамическим нагревом самолета на больших скоростях, наиболее теплонапряженные элементы конструкции должны были выполняться из термостойких материалов (например, из нержавеющей стали).

Окончательный вариант эскизного проекта Е-150, утвержденный в 1957 году, был несколько доработан. Первый вариант вооружения состоял из двух ракет К-6В, К-7В или самонаводящихся К-8 (последние были более отработаны по сравнению с К-7с), во втором пушки ТКБ-495 в подвижной стрелковой установке ДБ-66 заменили на ТКБ-539 того же калибра. На самолете планировалось использовать модернизированный двигатель Р-15-300М и автопилот АП-39. Согласно последнему варианту эскизного проекта топливная система Е-150 состояла из пяти мягких фюзеляжных и двух крыльевых баков. Общая емкость топливной системы составляла 4750 л. Энергоснабжение систем самолета осуществлялось генератором ГСР-СТ-105/18 и двумя аккумуляторами 15СЦС-50.

К сентябрю 1958 года в цеху опытного производства ОКБ-155 стоял уже готовый первый опытный экземпляр перехватчика Е-150. Бортового номера он не имел. К декабрю его вывезли на аэродром ЛИИ для наземных испытаний. Объем доработанной топливной системы самолета уменьшился до 4210 л.

Более шести месяцев (до июня 1959 года) производились наземные проверки системы управления и других систем истребителя. После установки на заводе летного двигателя машина вновь поступила на аэродром 30 декабря. В процессе наземных испытаний двигатель пришлось заменить, и перехватчик оказался готовым к полетам лишь к середине 1960 года (из-за непоставки качественного двигателя он простоял около 18 месяцев)! 8 июля летчик-испытатель ОКБ-155 А.В.Федотов поднял его в воздух. С этого дня начались заводские испытания, продолжавшиеся до 25 января 1962 года. В четвертом полете (26 июня) была обнаружена тряска элеронов на скорости, соответствующей числу М=0,925. Эту проблему удалось быстро решить введением демпферов в систему управления элеронами. После пятого полета испытания были прерваны из-за разрушения коробки двигательных агрегатов. Из-за задержки с поставкой нового двигателя, полученного 3 декабря 1960 года, они возобновились лишь 18 января 1961 года. С 21 января по 30 марта было выполнено восемь полетов, в которых скорость достигала величины М=2,1, а высота полета — 21 000 м. После этого снова пришлось менять двигатель и Е-150 выполнил еще 20 полетов. В 28-м полете на высоте 19100 м удалось достичь максимальной скорости 2890 км/ч (М=2,65), причем еще оставался запас тяги двигателя. Взлетный вес перехватчика в этом полете составлял 10175 кг. Наибольший потолок, достигнутый при испытаниях, составил 22500 м.

В полете 25 июля 1961 года при длительном пребывании самолета на большой скорости, т.е. в условиях высоких температур, выявились недостатки примененного в конструкции самолета герметика и теплоизоляции (дымление теплоизоляции и размягчение герметика). В связи с этим в период с 23 августа по 18 октября проводились доводочные работы по замене теплоизоляции кабины на более термостойкую и монтаж нового эжектора, обладающего меньшими потерями. После замены эжектора и теплоизоляции кабины пилота испытания возобновились с 14 ноября 1961 года и продолжались до 25 января 1962 года.

Всего на машине выполнили 42 полета. Элементы системы вооружения не проверялись. Из-за задержек в поставке элементов системы «Ураган-5» работы на этом экземпляре были прекращены, и в дальнейшем Е-150 использовали для летных испытаний и исследований модернизированного двигателя Р-15М-300 с улучшенными высотными данными. Весь задел второго летного экземпляра Е-150 был использован для постройки самолета Е-152.

Е-150 и по другим летно-тактическим характеристикам резко отличался от своих предшественников. Статический потолок достигал 23250 м, время набора высоты 15000 м — 2,5 минуты, а 20000 м — 4,5 минуты. Скороподъемность «тяжелого МиГа» была вдвое выше, чем у легкого фронтового истребителя МиГ-21Ф. Да и максимальная скорость, полученная в 28-м полете, впоследствии многократно достигалась на высотах до 22 500 м. Федотов в своем отзыве отмечал высокие разгонные характеристики самолета, столь важные для перехватчика, а также быстрый набор практического потолка.

Интересно, что в отчете по заводским испытаниям приводилась таблица сравнения летных данных Е-150 и легкого фронтового истребителя МиГ-21Ф, запущенного в крупносерийное производство. Скороподъемность «тяжелого МиГа» была лучше вдвое. Да и максимальная скорость, полученная в 28-м полете, впоследствии многократно достигалась на высотах до 22 500 м. Федотов в своем отзыве отмечал высокие разгонные характеристики самолета, столь важные для перехватчика, а также быстрый набор практического потолка.

Казалось, наконец-то создана машина, которая так необходима ПВО. Однако, на испытаниях опять возникали проблемы с силовой установкой.

Здесь следует сказать, что двигатель Р-15-300, летные испытания которого проводились на беспилотном самолете-снаряде «121» конструкции ОКБ-156 А.Н.Туполева (они начались только 21 августа 1959 года), изначально имел совсем небольшой ресурс, достаточный лишь для стендовых и наземных отработок с последующей установкой на летательный аппарат для единственного полета. В серийное же производство перехватчик можно быдло запускать только с хорошо отработанным и надежным двигателем.

Как уже отмечалось выше, в рамках реализации программы испытаний системы «Ураган-5» в ОКБ-155 проводились проектные работы по созданию опытного самолета Е-151 с подвижной двухпушечной установкой, расположенной на встроенной в головной части фюзеляжа (перед кабиной) конструкции. Имевшиеся и испытанные до этого подвижные пушечные установки оснащались в лучшем случае пушками калибра 23 мм, что было явно недостаточно для уничтожения крупноразмерных целей. Поэтому для самолета была специально разработана уникальная установка ДБ-6б.

Основным ее элементом являлось кольцо, вращающееся вокруг оси воздухосборника. На кольце на двух подвижных шайбах крепились 30-миллиметровые пушки ТКБ-495 (или ТКБ-539). Кольцо могло вращаться на 360°, а оси пушек относительно диаметра кольца на 30°, в результате при малом лобовом сопротивлении обеспечивался конус обстрела в 60° относительно строительной оси самолета.

Боезапас первоначально располагался внутри кольца в рукавах, а звенья собирались в те же рукава. Из-за расположения стрелковой установки носовая часть фюзеляжа Е-151 стала длиннее, чем у Е-150, но размеры воздушного канала остались в тех же габаритах, так как в процессе проектирования блок боепитания с лентами подвода патронов был перенесен за кабину пилота. Внутренняя аэродинамика удлиненного входного канала, как подтвердили продувки, оказалась более выгодной для работы ТРД. Поэтому эта схема сохранилась на всех последующих самолетах этого семейства (начиная с Е-152А).

После изготовления макета головной части фюзеляжа Е-151 с элементами вооружения на этапе проверки работы подвижной пушечной установки выяснилось, что при небольших углах поворота пушек, ось вращения которых была перпендикулярна оси опорного кольца, возникали некоторые моменты, способные дестабилизировать полет по всем трем осям (в зависимости от положения плоскости качания пушек) и мешавшие вести прицельную стрельбу. По этой причине опытный экземпляр перехватчика Е-151, который согласно Постановлению Совмина должен был стать вторым прототипом самолета Е-150, строить не стали.

В процессе проектирования и постройки макета рассматривался и вариант самолета Е-151-2, на котором предполагалось расположить подвижные пушки и кольцевую опору за кабиной летчика ближе к центру масс самолета.

ЛТХ:

Модификация: Е-150
Размах крыла, м: 8,49
Длина, м: 18,44
Высота, м: —
Площадь крыла, м2: 34,62
Масса, кг
-пустого самолета: 8276
-максимальная взлетная: 12435
Тип двигателя: 1 х ТРДФ Р-15-300
Тяга, кгс
-нефорсажная: 1 х 6840
-форсажная: 1 х 19800
Максимальная скорость, км/ч
-у земли: 1270
-на высоте: 2890 (М=2,7)
Практическая дальность, км: 1500
Макс. скороподъемность, м/мин: 6000
Практический потолок, м: 23250
Экипаж: 1
Вооружение: 2 х УР К-7, К-8 (АА-3) или К-9.

Экспериментальный истребитель-перехватчик Е-150.

Е-150. Рисунок.

Е-150. Схема.

Список источников:
История конструкций самолетов в СССР 1951-1965 гг.
Крылья России. История и самолеты ОКБ «МиГ».
Крылья Родины. Ефим Гордон. «Тяжелые» МиГи.
Авиация. Ефим Гордон. «Нестандартные» МиГи.