5 июня, 2013

Ла-17: больше, чем мишень

В начале 1950-х гг., естественно, не было еще организаций, занимающихся тематикой беспилотных самолетов-мишеней. И тогда, уважая авторитет в авиационных кругах С. А. Лавочкина, главком ВВС маршал К. А. Вершинин обратился к нему с предложением разработать для испытаний и стрельб УP класса «воздух-воздух» типа К-5 и 3УP такую мишень.

Главным ведущим конструктором по проекту, получившему индекс «201», первоначально был назначен И. А. Меркулов, работавший в это время в ОКБ С. А. Лавочкина, изобретатель прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД).

Мишень разрабатывалась исходя из принципа максимальной простоты конструкции и систем, небольшой стоимости изготовления и эксплуатации. Облик сложился сразу. Уже примерно через год исследования и разработку в основном закончили и построили опытные машины. Схема изд. «201» была выбрана с аэродинамической точки зрения хорошо изученная. Цельнометаллический моноплан с прямым центрально расположенным крылом. Стабилизаторы и киль – прямоугольные, фюзеляж круглого сечения из трех составных частей. Передняя часть – отсек для оборудования управления, центральная часть представляла собой бак-корпус с топливом.

Основные размеры: длина фюзеляжа – 8360 мм, диаметр фюзеляжа – 550 мм, размах – 7500 мм, масса мишени – 2000 кг. Прямоточный ВРД (ведущий конструктор в ОКБ-670 Н. И. Михневич, ведущий конструктор по двигательной установке от ОКБ-301 А. Г. Чесноков) представлял собой автономный агрегат и располагался под центральной частью фюзеляжа в подвесной мотогондоле.

Топливный бак с бензином Б-70 и вытеснительную систему подачи топлива с воздушным аккумулятором давления разместили в фюзеляже мишени. Система зажигания ПВРД – электрическая от двух свечей. Аппаратура радиоуправления МРВ-2. Для обеспечения электропитания бортовых систем в носовой части самолета-мишени установили ветродвигатель с лопастями. С целью эффективного проведения ночных стрельб установили световые и дымовые шашки-трассеры.

К наземным испытаниям и доводкам первого опытного экземпляра мишени приступили уже в 1951 г. Первоначально с 1950 г. в ОКБ-670 для самолета-мишени разрабатывался дозвуковой двухконтурный ПВРД РД-800 с диаметром камеры сгорания 800 мм. Однако из-за недостаточной тяги (на высоте 8000 м 310–45 кг) и экономичности двигателя доводку данного типа двигателя пришлось остановить. С 1951 по 1952 г. разрабатывался более крупный РД-900 диаметром 900 мм, длиной 4086 мм. Сухой вес РД-900 – 320 кг. Он предназначался для работы на высотах от 2000 до 8000 м, скоростях полета, соответствующих числам М – 0,42–0,73, и в диапазоне тяг 1100–53 кг.

13 мая 1953 г. начались летные совместные испытания «201» с АП-60 и РД-900 на полигоне во Владимировке. Пуски проводились со специально доработанного в самолет-носитель стратегического бомбардировщика Ту-4. Для подвески на носитель установили две балки под левым и правым крыльями. Взлет и посадку Ту-4 мог осуществлять с одним или двумя самолетами-мишенями. После подъема на заданную высоту 8000–8800 м при скорости носителя, соответствующей примерно числу М – 0,42, производились запуск ПВРД и сброс самолета-мишени. Сразу после отцепки самолет-мишень вводился в крутое пикирование для быстрого набора маршевой скорости около 800–850 км/ч с последующим переходом в горизонтальный полет. К этому моменту потеря высоты составляла 1800 м. На рабочей высоте 7000 м самолет-мишень переводился в горизонтальный полет. Слежение за мишенью осуществлялось с помощью наземной РЛС П-30.

Ла-17ММ. Вид спереди
Фото: Леонид ЯКУТИН

В 1953–1954 гг. был проведен комплекс летных испытаний самолета-мишени с отработкой в натурных условиях планера, бортовых систем и прежде всего РД-900. Ресурс двигателя установлен в 40 минут, максимальное время его работы в полете – 720–1245 сек. Из-за того, что добиться нормальной работы парашютно-ракетной системы спасения так и не удалось, от нее были вынуждены отказаться. С целью сохранения самолета-мишени для дальнейшего использования в случае несбития разработали методику посадки на «брюхо». Конструкторы доработали АП-60 в АП-61 – уменьшили вертикальную скорость снижений. Посадка осуществлялась на скорости всего 5–7 м/с, длина пробега – 100–120 м. Прочность двигателя позволяла предохранить планер от разрушения, но сам РД-900 выходил из строя.

В 1952 г. заблаговременно началась подготовка к внедрению в серийное производство изд. «201» на заводе в Оренбурге. Однако вскоре было решено перевести производство в Тбилиси. Далее ввиду ряда проблем с организацией производства малую серию для войсковых испытаний из 25 СМ Ла-17 подготовили и выпустили уже на Горьковском заводе № 21. Круг замкнулся: организацию серийного производства для поставок в войска окончательно поручили в 1954 г. опять заводу № 464 в Оренбурге, так как завод № 21 был загружен постройкой истребителей. Получив войсковое обозначение Ла-17, самолет-мишень поступил на снабжение Войск ПВО, где использовался несколько лет. Серийная постройка Ла-17 продолжалась до 1964 г. с программой изготовления и поставок до 300 СМ Ла-17 в год.

Изучив опыт эксплуатации и боевого применения СМ Ла-17 (изд. «201»), А. Г. Чесноков предложил проект оптимизации параметров СМ Ла-17, который соответствовал всем требованиям обеспечения боевых стрельб ракетными комплексами класса «воздух-воздух» и «земля-воздух», а отработку также задач перехвата воздушных целей – средствами ПВО.

Изделие «203» начали проектировать в инициативном порядке на базе аэродинамической компоновки СМ Ла-17, но с наземным стартом с подвижной пусковой установки, размещенной на четырехколесном лафете от 100-миллиметровorо зенитного артиллерийского орудия КС-19. Маршевый ПВРД РД-900 предполагалось заменить на серийный ТРД РД-9Б.

Однако конструкторам уговорить С. А. Лавочкина одобрить проведение модернизации с заменой двигателя не удавалось – у него без этого дел было достаточно. К тому же сопротивлялись смежники из ОКБ-670, наладившие работы по РД-900. Начатое было проектирование не получило хода. Главному ведущему конструктору (тогда уже был назначен А. Г. Чесноков) удалось, имея связи с военными еще по «201», убедить главнокомандующего ВВС маршала К. А. Вершинина, который в свою очередь позвонил Лавочкину и сказал, что предложение дельное, нужное и стоит его поддержать. Обещал обеспечить турбореактивными двигателями РД-9Б, снимаемыми с самолетов МиГ-19.

В конце концов Лавочкин дал согласие на проведение работ. Это был 1954 г. Начались разработка проекта «203» и постройка опытных экземпляров. Двигатели после переборки и проверки получали обозначение РД-9БК (К – короткоресурсный). Установили усовершенствованную систему радиоуправления МРВ-2М. Специально для самолета-мишени был разработан новый автопилот AП-73. Расширили рабочий диапазон высот полета, который стал от 600 до 18 000 м.

В середине 1970-х гг. появилась последняя модификация Ла-17ММ (изд. «202М»)
Фото: Леонид ЯКУТИН

К летным испытаниям новой мишени приступили в 1958 г. во Владимировке. Старт производился с помощью двух пороховых ускорителей (ТТУ) ПРД-98 конструкции завода № 81 МАП (главный конструктор И. И. Картуков), расположенных по бокам фюзеляжа между корневыми частями крыла и корпусом ТРД. В 1960 г. под войсковым обозначением СМ Ла-17М принят на вооружение (именно на вооружение, а не на снабжение из-за особой важности). СМ Ла-17М широко применялся во всех родах войск ВВС, ПВО, ВМФ, в Сухопутных войсках. Это была универсальная, надежная и в то же время дешевая воздушная мишень.

Для осуществления намеченной программы оптимизации разработчикам СМ Ла-17М пришлось впервые в СССР разрабатывать вновь ряд прорывных технологий. Так, на изд. «203» при боевом применении впервые был разработан и внедрен метод относительности скоростей и ракурсов, заключавшийся в том, что хотя максимальная скорость мишени была всего порядка 900 км/ч, обеспечивалась работа по сверхзвуковой цели за счет разных взаимных скоростей мишени и атакующих самолета или ЗУР. Например, при встречных курсах скорость сближения превышала сверхзвуковую, а на догонных значительно снижалась. В отличие от первой модели Ла-17М имел большую продолжительность полета, что давало возможность сначала осуществлять проход первой группы истребителей, пускавших УP без боевой части для пристрелки с регистрацией бортовым оборудованием расстояния промаха, а потом второй группе – производить боевой перехват. На самолетах-мишенях Ла-17М для имитации целей различных классов применялись специальные средства увеличения ЭПР (эффективной поверхности рассеивания) – линзы Люниберга (или уголковые отражатели): по одной (две) на каждом крыле и в хвостовой части фюзеляжа. Это позволяло создавать цели класса Ил-28 (ЭПР около 8 кв. м) и Ту-16 (ЭПР около 19–23 кв. м), когда собственный аналогичный показатель самолета-мишени Ла-17 без линз был в пределах 0,6–1,7 (как и у крылатой ракеты-мишени КРМ-1).

Наибольшую сложность в разработке прорывных технологий представляли разработка и осуществление наземного старта СМ Ла-17М с коротких направляющих при помощи пороховых ускорителей. При расчете динамики такого старта первые две секунды рули СМ Ла-17М неэффективны, а возмущающий момент от пороховых ускорителей выводит на закритические углы СМ Ла-17М.

Для ювелирной настройки в центр тяжести СМ Ла-17М вектора тяги двух ПРД с суммарной тягой 14 000 кг пришлось – впервые в СССР – разрабатывать регулируемые по тяге и направлению вектора тяги поворотные сопла пороховых ускорителей ПРД-98, а также выводить перед стартом на максимальные обороты маршевый двигатель ТРД РД-9БК для стабилизации СМ Ла-17М на первых секундах после старта за счет гироскопического момента ротора ТРД РД-9БК.

Широкое общевойсковое применение СМ Ла-17М потребовало от Минобороны СССР увеличить количество стрельбовых полигонов с двух до шести, а программу серийного выпуска СМ Ла-17М на Оренбургском авиационном заводе увеличить с 300 до 800 СМ Ла-17М в год по сравнению с СМ Ла-17.

В ходе работ по изделию «203» сложился энергичный молодежный коллектив разработчиков. Так, ведущими по направлениям стали В. Г. Перминов (по двигательной установке – ДУ), Ю. Г. Стекольщиков (по серийному производству), Р. С. Кремнев (по опытному производству), А. Г. Чесноков (руководитель темы, далее – главный ведущий конструктор вместо перешедшего на другую работу И. А. Меркулова).

Год за годом повышались требования к самолету-мишени, поэтому следующим этапом работ стало улучшение ТТХ Ла-17М. Проектирование модернизированного варианта, получившего индекс «202», начали в 1962 г. В результате проведенных доработок минимальная высота полета была снижена до 100 м, а максимальная сохранена до 18 000 м. Увеличивалась продолжительность полета. Эти мероприятия позволили значительно расширить возможности по имитации целей, в том числе и низколетящих. Двигатель остался тот же, что и на «203» – РД-9БК. Установили новую систему автоматической посадки. Работа ее заключалась в том, что в случае несбития самолет-мишень выводился на траекторию посадки, в конце которой на минимальной высоте и скорости выбрасывался закрепленный в хвосте груз, выдергивающий чеку. Срабатывала специальная программа автопилота для перевода мишени на максимальный угол атаки, и начиналось парашютирование на землю.

Планер практически не изменился. Лишь на нижней части мотогондолы для осуществления посадки разместили новые амортизирующие лыжи-полозья с мягким наполнителем, что позволяло после замены этих съемных полозьев использовать мишень повторно несколько раз. По окончании летных испытаний на полигоне во Владимировке документация на самолет-мишень Ла-17М («202») в 1964 г. передана в Оренбург для внедрения в серийное производство.

После появления Ла-17М («203) пошли модификации на его базе. Первой стал беспилотный фоторазведчик «204».

Разработка проекта «204» началась в 1958–1959 гг. по постановлению правительства. Военные нуждались в легком и дешевом фронтовом разведчике. Ла-17М с подходящими ЛТХ был вполне пригоден как прототип.

Планер конструкторы оставили практически без изменений, единственное – в нижней части носового отсека сделали наплыв с оптическими люками для двух фотоаппаратов АФБА-40 и АФБА-21 с высоким разрешением (~60 линий на миллиметр), выпускаемых серийно для разведывательных самолетов. Первый фотоаппарат предназначался для работы на большой высоте и обеспечивал съемку квадрата поверхности со стороной 13 км, второй, маловысотный, захватывал квадрат со стороной 3–4 км. Новую пусковую установку разместили на 4-осном автомобиле ЗиЛ-134К (главный конструктор Яскин) повышенной проходимости (вся транспортно-пусковая установка получила название СОТР-1). Для компактности крылья и оперение сделали складными, так что при провозке «204» вписывался в габариты транспортно-пусковой установки (ТПУ). Двигатель оставили тот же – РД-9БК. Управление стартом осуществлялось из кабины водителя. Старт с помощью двух ТТУ ПРД-98, далее полет над объектом по программе (установлен новый АП-83), фотографирование заданного квадрата местности, возврат и посадка.

Весь комплекс летных испытаний «204» проведен на полигоне во Владимировке. Первоначально запуски проводились, как и «203», с переоборудованного лафета зенитной пушки, крыло было нескладное. Разведчик был спасаемый, посадка осуществлялась на корпус мотогондолы. Радиус действия составлял около 400 км. Примечательно, что там же, во Владимировке, одновременно шли испытания другого беспилотного разведчика – «Ястреб» (Ту-123), работами по которому руководил ведущий конструктор А. А. Туполев.

Производство модели «204» было налажено на заводе № 35 в Смоленске. В 1962 г. разведчик «204» под обозначением ТБР-1 сдали на вооружение. На серийные машины наносили двухцветную окраску: сверху – зеленый цвет, снизу – серо-голубой. Широко Ла-17Р в войсках не эксплуатировался, серийный выпуск шел всего около трех лет.

В середине 1970-х гг. появилась еще одна, последняя модификация Ла-17ММ (изд. «202М»).

Шло время. Постепенно истощались запасы двигателей РД-9Б и РД-9БФ, применявшихся на МиГ-19. Встал вопрос: как быть дальше? Военные не желали, конечно, из-за этого расставаться с мишенями Ла-17М, которые по-прежнему активно использовались в войсках. Оставалось одно – поменять маршевый двигатель. Однако это требовало довольно серьезных конструкторских работ. Поскольку НПО имени С. А. Лавочкина уже было перепрофилировано, а ПО «Стрела» самостоятельно не могло осуществить доработки, пришлось искать нового исполнителя.

Генеральный заказчик (ВВС) предложил рассмотреть возможность установки двигателя Р-11Ф2С-300 от МиГ-21 и провести связанную с этим модернизацию Казанскому государственному союзному КБ спортивной авиации (далее получило название ОКБ «Сокол»).

Для ознакомления с новой темой главный конструктор КБ А. И. Осокин и начальник бригады перспективного проектирования В. И. Палутин прибыли в Оренбург. После обсуждения деталей предстоящих работ с главным конструктором СКБ завода В. Нестеровым и представителем заказчика на заводе сделали вывод о реальности их проведения, о чем и было доложено гензаказчику. 14 мая 1975 г. вышло ТЗ ВВС. Из Уфы (Уфимское моторостроительное ПО, серийное производство ТРД, в том числе РД-9 и Р-11, главный конструктор Гаврилов) представили примерные характеристики специально дорабатываемого двигателя, получившего обозначение Р-11К-300.

Основная документация на мишень была получена из Оренбурга и частично из НПО имени С. А. Лавочкина, куда обращались за консультациями. Общее руководство проектированием осуществлял Осокин. Предварительный проект выполнялся под руководством Палутина, рабочим проектированием руководили сначала ведущий конструктор Н. З. Файзутдинов, потом – Б. А. Милованов.

При первоначальных оценках особых трудностей не предвиделось, поэтому и сроки проведения работ были заданы сжатые. Но оказалось иначе, работа шла трудно. Из-за установки нового двигателя пришлось сконструировать заново мотогондолу, так как габариты Р-ПК-300 были больше, чем РД-9К. Это потребовало изменить крепление стартовых ТТУ, доработать топливную и электрическую системы в планере. Поскольку увеличилась общая масса самолета-мишени, нужно было провести прочностные и аэродинамические расчеты, расчеты на флаттер. Доработали автопилот АП-122, наземное оборудование и ПУ, техническую тележку, контейнер для хранения. Словом, перелопачивать в той или иной степени пришлось практически все.

В итоге в 1975–1977 гг. разработана новая рабочая и эксплуатационная документация и построены четыре опытных образца для летных испытаний и доработан комплект стартового оборудования.

Государственные испытания модернизированной мишени шли в 1977 г. На одном из этапов была потеряна 3-я машина. После отделения стартовых ускорителей неожиданно пошла к земле. Это принесло немало головной боли разработчикам. Оставался только один экземпляр, и было необходимо дотошно проверить все системы. В конце концов все оказалось в изменении частоты вибрации планера из-за установки ускорителей на новых местах крепления. Прочная конструкция и системы выдержали, а лопатки ветрогенератора в носовой части фюзеляжа – нет, разрушились. Это привело к обесточиванию и опытного экземпляра. Устранить вибрацию в короткие сроки и без серьезных доработок не удавалось. Было решено стеклопластиковые лопатки заменить на более прочные из дельта-древесины.

На доработанной 4-й машине государственные испытания благополучно завершились. Акт № 91/277106 был подписан 2 февраля 1978 г. Из-за установки нового ТРД появились неприятности, связанные с увеличением взлетной массы, так как Р-11 был тяжелее РД-9 на 200 кг. К тому же из-за большого внешнего диаметра мотогондолы возросло лобовое сопротивление самолета-мишени. Это не могло не привести при сохранении базовой конструкции к снижению ТТХ, на что сознательно были вынуждены пойти разработчики. В итоге потолок упал с 18 000 до 15 000 м, на несколько десятков километров снизилась максимальная скорость полета.

Менять войсковое название не стали. И Ла-17ММ в новом облике в 1978 г. передали для серийного производства на Оренбургский завод, где фактически без изменений мишень строилась до середины 1992 г.

Вот такая долгая и славная судьба у этой выдающейся конструкции. Почти 40 лет серийного производства выдерживал мало какой летательный аппарат в мире. «Пожарник», как называли Ла-17М за ярко-красную окраску, стал самым массовым и бесконечно надежным аппаратом, за что его знали и любили в войсках. Однако эта штучка была с характером и озадачивала своих хозяев не раз. Существует масса историй и случаев на этот счет. Однажды па полигоне Владимировка во время учебных стрельб ракетой был подбит один из Ла-17М, из-за чего вышла из строя его система управления. Самолет-мишень перевернулся брюхом вверх и в таком положении улетел за 700 километров от полигона. Искали его, искали, а потом из местного колхоза в районе г. Гурьева (Казахстан) приходит тревожное сообщение о том, что у них в пяти шагах от конюшни благополучно приземлился какой-то экзотический аппарат. «Не ваш ли? Заберите, мол, а то взорвется еще», – говорят. Так что из-за своенравия Ла-17 в районе стрельб всегда дежурила пара истребителей для перехвата.

Международное признание СМ Ла-17М получил в Китае, который в 1961 г. купил у СССР лицензию на их изготовление и вот уже 50 лет обеспечивает массовое серийное производство и боевое применение под названием Chang Kong («Голубое Небо»).

Изложенная история разработки и эксплуатации первого отечественного беспилотного самолета-мишени Ла-17М, созданного молодежным коллективом в ОКБ имени С. А. Лавочкина, оглядываясь на прошедшие годы, позволяет сделать следующие выводы:

• создание пионерских проектов в 1950-е гг. было присуще тому времени;
• поручение сложных разработок молодежным группам энтузиастов было в характере С. А. Лавочкина, который сам в 30 лет начал создавать истребители;
• это был первый отечественный опыт создания образцов авиаракетной техники с оптимизацией всех параметров по критерию «стоимость-эффективность», что и позволило Ла-17М побить все рекорды долголетия (даже самолета У-2);
• полученный опыт системного проектирования с применением законов оптимизации параметров системы на всех уровнях разработки позволил вчерашним разработчикам СМ Ла-17М в конце 1960-х гг. и в начале 1970-х гг. устранить недостатки и сдать на вооружение для ВМФ СССР комплекс крылатых ракет морского базирования, разработать совместно с Крымской астрофизической обсерваторией первый в СССР космический телескоп «Спика», разработать и сдать на вооружение уникальную космическую систему с космическими аппаратами на высокоэллиптических орбитах;
• это была прекрасная школа для молодежного коллектива, который сформировался в ОКБ С. А. Лавочкина. Бывшие молодые специалисты – разработчики Ла-17 стали крупными руководителями в НПО имени С. А. Лавочкина. Так, начальник технического бюро сборочного цеха А. М. Баклунов стал генеральным директором НПО, ведущий конструктор Ла-17М А. Г. Чесноков – главным конструктором космических систем, ведущий конструктор по опытному производству Ла-17 Р. С. Кремнев – директором НИЦ имени Г. Н. Бабакина, ведущий конструктор по двигательной установке Ла-17 В. Г. Перминов – главным конструктором космических систем, ведущий конструктор по серийному производству Ла-17М Ю. Г. Стекольщиков – начальником отдела двигательных установок в НПО.