Перехватчик МиГ-31М между прошлым и будущим. Часть 1

В мае 1981 года на вооружение авиации ПВО СССР был принят самолет МиГ‑31, который позволял перехватывать на большом удалении от наших границ такие сложные цели, как летящие в стратосфере стратегические разведчики SR-71A или идущие на бреющем полете крылатые ракеты. И те, и другие обладали пониженной радиолокационной заметностью, и чтобы уничтожать такие объекты с их специфическими режимами полета, характеристики локатора, вооружения и самого перехватчика должны быть очень высокими. Самолет МиГ-31 этим требованиям отвечал и имел определенный запас боевых качеств.

Он имел максимальную скорость полета у земли 1500 км/ч, а на большой высоте – 3000 км/ч, крейсерская скорость могла быть дозвуковой (число Маха М=0,85) или сверхзвуковой – до 2500 км/ч или М=2,35. С четырьмя ракетами большой дальности Р-33 на скорости 2500 км/ч рубеж перехвата был 720 км, добавление двух баков и проход части маршрута на дозвуке увеличивали его до 1400 км, а с одной дозаправкой – до 2200 км.

Комплекс бортового оборудования «Заслон» с радиолокационной станцией С-800 (Н007) позволял обнаруживать цель типа «разведывательный самолет» с эффективной площадью рассеивания 19 кв.м (такую ЭПР имел, например, SR-71A) в переднюю полусферу (ППС) на дальности 180 км и брал ее на сопровождение за 120 км. В заднюю полусферу (ЗПС) разведчика эти показатели были 90 и 70 км. Дальность обнаружения и захвата истребителя с ЭПР 3 кв.м в ППС была 120 и 90 км, а крылатой ракеты (0,3 кв.м) – 65 км.

Одновременно комплекс сопровождал 10 целей и обстреливал четыре управляемыми ракетами (УР) Р-33. Они поражали цели, шедшие на высотах от 50 до 26000 м со скоростью от 200 до 3500 км/ч с разными углами места и курса. Самолет МиГ-31 мог действовать автономно одиночно и в составе группы с автоматизированным обменом тактическими данными, по наведению с земли и с самолета радиолокационного дозора А-50, или же сам исполнял роль наводчика для перехватчиков, в том числе других типов.

Кроме ракет большой дальности Р-33 с активной радиолокационной головкой самонаведения МиГ-31 вооружался УР средней дальности Р-40ТД и малой Р-60М (обе – с тепловой ГСН), а также шестиствольной пушкой ГШ6-23.

Переход количества в качество

На середину 1980-х гг. этого вполне хватало для перехвата любого противника, который мог попытаться попробовать на крепость противовоздушную оборону Советского Союза. Конечно, тяжеловесу МиГ-31 трудно было бы вести маневренный воздушный бой с тактическими истребителями F-15 или F-16, но для того, чтобы они могли применить свое оружие, им надо было пройти порядка 75…100 км на дистанцию выстрела, все время оставаясь в зоне поражения МиГ-31.  

Однако законы холодной войны не позволяли останавливаться на достигнутом. Потенциальный противник вел разработку малозаметных ударных самолетов, сверхскоростных разведчиков и крылатых ракет нового поколения и увеличивал группировку своих ударных и разведывательных самолетов, и число подвешиваемых на них крылатых ракет. Для борьбы с ними требовалось увеличить число ракет воздух-воздух, которые могли быть выпущены навстречу массированной атаке своей группировкой ПВО, поднять тактико-технические данные перехватчиков, их оборудования и вооружения.  

Задача поддержания разумно достаточного уровня защищенности воздушных границ имела и количественную, и качественную стороны.  

К началу 1980-х гг. время, необходимое на создание нового авиационного комплекса, класса МиГ-31, превысило 10 лет, потому наряду с проектированием нового перехватчика «изделие 701», было решено продолжить совершенствование выпускаемого серийно МиГ-31. Эта работа началась практически сразу после того, как конструкторская документация на первый его вариант «изделие 01» была запущена в серийное производство на Горьковском авиационном производственном объединении имени Серго Орджоникидзе (ГАПОиСО). Она пошла параллельно в ОКБ имени Артема Ивановича Микояна – в то время оно носило наименование Московский машиностроительный завод «Зенит», и на его филиале на ГАПОиСО.  

В Горьком в то время начали заниматься изменением конструкции МиГ-31 для снижения его трудоемкости. Проект «изделия 01М», которому видимо первым было присвоено обозначение МиГ-31М, предусматривал изготовление обтекателей антенн станции предупреждения об облучении РЛС противника СПО-15 «Береза» на носовой части  как композитного монолита вместо сборки с металлическими частями, упрощение воздухозаборников с сохранением всех их характеристик и тому подобные переделки.  

Хотя это не дало повышения тактико-технических данных, проект «01М» мы упомянули потому, что все эти изменения на будущем улучшенном МиГ-31 будут сделаны.  

Проект «изделия 94» предусматривал увеличение топливных баков-отсеков в фюзеляже – они были расширены на 200-300 мм и опущены по нижнему контуру за счет уменьшения ниш основных опор шасси, в которых оказалось порядка 300 л «лишнего» объема, что в общем итоге дало увеличение  запаса топлива на 1250 кг. Также был предложен новый контейнер тормозного парашюта.  

Такие доработки требовали уже переделки планера – менялась его аэродинамика, росли нагрузки. Но дальность – это лишь полдела, надо было ставить новое оборудование и вооружение, что силами одного лишь филиала при серийном заводе сделать было бы затруднительно – требовалось не только участие ОКБ, но и разработчиков новых систем, а также центральных научно-исследовательских институтов промышленности и Министерства обороны.  

В 1984 г. основные направления работы были определены, и под руководством К.К. Васильченко началось рабочее проектирование перехватчика «изделие 05» или МиГ-31М. В 1985 г. Васильченко перешел на работу в Летно-испытательный институт Министерства авиапромышленности, и дальнейшую разработку самолета возглавил А.А. Белосвет.  

Проведя обширные исследования возможных сценариев действий сил ПВО СССР против модернизированной и усиленной численно авиации НАТО, военные и разработчики авиатехники пришли к согласованному мнению о том, на сколько должны быть увеличены рубеж перехвата, число одновременно обнаруживаемых и обстреливаемых целей, а также тактико-технические данные локатора и ракет. При этом считалось возможным ограничить маневренность носителя, что могло быть компенсировано повышением этого показателя у ракет, но не его скорость. Также следовало не допустить ухудшения взлетно-посадочных данных машины – она должна использовать те же аэродромы, что и обычный МиГ-31.  

Еще одним назревшим вопросом было создание разведывательно-ударного варианта МиГ-31. Это было с успехом осуществлено на его предшественнике МиГ-25, который выпускался в модификациях перехватчика П и ПД для Авиации ПВО, а Военно-воздушные силы получали МиГ-25Р с комплектом фотоаппаратов, целый ряд «литерных» модификаций РБ с добавлением средств радиоэлектронной разведки и бомбового вооружения, а также предназначенный для подавления ПВО противника МиГ-25БМ со средствами радиоэлектронной борьбы и с противорадиолокационными ракетами.  

Модернизируемый перехватчик и разведчик-бомбардировщик был обозначен в чертежах «изделие 05», а Заказчик присвоил ему войсковое обозначение МиГ-31М.  

Новые боевые системы

Главным направлением стало повышение возможностей бортового оборудования и вооружения. В бортовую систему управления вооружением (СУВ) «Заслон-М» вошел новый радиолокатор с активной фазированной антенной решеткой. За счет увеличения ее диаметра до 1400 мм и числа приемо-передающих модулей, улучшения элементной базы и программного обеспечения получил возможность сопровождать до 24 целей «на проходе» на дальности до 400 км и обстреливать любые восемь новыми ракетами большой дальности Р-37 (изделие 610).

Эта ракета проектировалась в МКБ «Вымпел» как развитие Р-33 и сохранила много общего с ней и с ее опытным усовершенствованным вариантом Р-33А, но внешнее сходство обманчиво. Активно-полуактивная радиолокационная головка самонаведения 9Б1388, инерциальная навигационная система и защищенный командный канал управления вместе с двигательной установкой с улучшенной энергетикой обеспечили поражение бомбардировщика с пониженной заметностью типа В-1В на дальности до 280 км. От такой ракеты не спасет скорость – она догонит цель, летящую с числом Маха 6 единиц – «тридцать седьмая» уже в то время была сделана гиперзвуковой благодаря особой высокоэнергетической двигательной установке.  

Бесполезно противнику и прижиматься к земле – она поразить крылатую ракету, летящую на высоте 50 м, не поможет и подъем в стратосферу – ее динамический потолок 28 км. Маневр тоже не выход – на него не будет времени, Р-37 догонит цель, маневрирующая с перегрузкой до 6 единиц, а сегодня более маневренных тяжелых ударных самолетов и крылатых ракет нет. При этом длина по сравнению с Р-33 увеличилась всего на 50 мм, а вес – на 10 кг. Это позволило самолету при необходимости использовать и старые ракеты Р-33, которые остаются достаточно эффективным оружием против большинства возможных целей.

Используемые для пуска Р-37 авиационные катапультные устройства АКУ-610 (а чтобы такая ракета сошла и не заглушила своим выхлопом двигатели носителя, ее надо «оттолкнуть» от него) унифицированы со старыми АКУ-410 и с них можно применять и ракеты Р-33. В фюзеляже размещено шесть АКУ-610 плюс еще два съемных могут подвешиваться под крыло. С ними залп получался в 1,3 раза мощнее, чем у американского F-14A, который нес до 6 ракет большой дальности AIM-54, тогда как у обычного МиГ-31 он был в 1,5 раза слабее.

Как и Р-33, новая ракета Р-37 имела сравнительно ограниченную маневренность, но рост скорости в значительной мере нивелировал этот недостаток – у противника просто не оставалось времени на выход из-под удара. Это же касалось и других ракет, которые вошли в состав вооружения самолета.

Вместо двух шестиметровых «тепловых» ракет средней дальности Р-40ТД весом 467 кг каждая на также довольно тяжелых авиационных катапультных устройствах АКУ-84-46 под крылом ввели подвеску четырех новых Р-77 с активным радиолокационным самонаведением на облегченные катапультные устройства АКУ-170. Эта компактная УР при весе всего 175 кг и длине 3,6 м может уничтожить цель на дальности до 90 км, а при стрельбе на малую дальность уйти он нее не способен ни один самолет НАТО – ее предел по скорости цели, соответствующий числу М=3,6, а по перегрузке 12 единиц.

Высокая точность головки и взрывателей позволила сократить вес боевой части при сохранении ее эффективности. Стала возможна стрельба залпом Р-77 по четырем целям на проходе, тогда как ракеты Р-40ТД выпускались по одной. Самолет мог применять и ракеты Р-77ПД с повышенной дальностью пуска.

В составе вооружения остались хорошо себя показавшие тепловые ракеты «кинжального боя» Р-60М, но теперь они подвешивались не на спаренные пусковые устройства АПУ-60-IIМ, которые в свою очередь ставились под АКУ-84, а прямо под крыло на легких одиночных АПУ-60-IМ.  

Вместо Р-60 появилась возможность брать более мощные ракеты воздух-воздух Р-73 также под крыло на четыре пусковых устройства АПУ-73-1Д (П-72-1Д). Это изделие МКБ «Молния» имеет компоновку с «электронной устойчивостью» и изменяемый вектор тяги, что обеспечивает маневрирование с перегрузкой до 40 единиц. На дальности до 30 км на высотах от 25 до 20000 м ни одному самолету или ракете уйти от нее не удастся, при этом вес самой Р-73 всего 104,5 кг, а длина ее 2,9 м.

Самолет рассчитывался и на применение усовершенствованных модификаций К-74 со сверхширокоугольными фасеточными ГСН. Появление таких ракет и улучшение их помехозащищенности позволило откататься от пушки. Новый перехватчик несет четыре Р-60М или Р-73, пуск которых можно выполнять как с помощью оптического прицела, так и новой оптико-локационной станции.

Это изделие НПО «Геофизика» позволяет не только определить пеленг и угол места цели, но и получить ее изображение. С ее помощью можно опознать удаленную цель, не включая радиолокационную станцию и систему государственного опознавания. Тогда противник даже не поймет, что он на прицеле и не сможет ничего сделать.  

Считаясь с возможностью того, что перехватчик, атакуя истребители-бомбардировщики врага, сам может превратиться в мишень, Заказчик счел необходимым иметь современную стацию активных радиопомех, которая была объединена с системой предупреждения о радиолокационном облучении и системой выброса ложных тепловых и радиолокационных целей в управляемый компьютером бортовой комплекс обороны.  

На самолете был установлен приемник спутниковой навигационной системы ГлоНаСС, Летчик и штурман получили новые индикаторы с более четким отображением информации, ее символьный вид стал более наглядным и удобным.  

Установка новых боевых систем требовала изменения состава и расположения органов их управления и контроля в кабинах летчика и, особенно, штурмана самолета, который и управляет бортовым оружием в бою. Кроме того, появилась новинка, значительно облегчающая его труд и повышающая его эффективность – многофункциональные дисплеи на жидких кристаллах (МФД-ЖК), сменившие экраны на электронно-лучевых трубках. Их изображение могло переключаться на различные режимы (навигация, применение вооружения, обмен тактической информацией и т.д.), было ярче, четче, устойчивее, не так утомляло глаза, а сами мониторы не оказывали вредного влияния на организм человека.  

В кабине штурмана стало три МФД ЖК, которые были установлены одним рядом в нижней части его приборной доски. Летчик также получил свой индикатор кругового обзора РЛС – на обычном МиГ-31 он был только у штурмана.  

Новая силовая установка и системы

Чтобы с ростом веса, вызванного желанием усилить вооружение, улучшить оборудование и повысить дальность, не потерять летные качества было необходимо повысить тягу двигателей – против серийных Д-30Ф6 (изделие 48) новые Д-30Ф6М или Д-30Ф8 (изделие 64) имеют на 2000 кгс каждый большую взлетную тягу, а полетная при М=2,83 на высоте 17000 м выросла на 830 кгс.

Тяговооруженность потяжелевшей машины все равно снизилась, но в допустимых пределах – требования Заказчика по сохранению классности аэродромов базирования удалось выполнить. Скорость самолета, определяемая ограничениями по прочности и управляемости, осталась без изменений, несколько ухудшились скороподъемность и потолок, но это не повлияло значительно на время достижения рубежа перехвата.

Топливную систему и воздухозаборники взяли из проектов «01М» и «94», осталась на самолете и штанга дозаправки в полете, но из-за особенностей компоновки новой системы управления вооружением ее пришлось «перебросить» на другой борт.

Рост веса и изменение центровки самолета потребовали переделки шасси. Его опоры имели хорошие запасы прочности, но все равно пришлось искать способы их усиления, а переднюю «ногу» к тому же сдвинули вперед на 140 мм.  

Из чертежей «изделия 01М» также был взят и новый контейнер тормозного парашюта.

Все перечисленные выше нововведения, а также необходимость изменения аэродинамики самолета, о чем мы скажем ниже, «потянули за собой» трудоемкую и дорогостоящую переделку планера.

Новый планер

За повышение возможностей вооружения и прицельного оборудования пришлось заплатить значительным ростом веса самолета, а Заказчик требовал еще и увеличить дальность при сохранении скорости, скороподъемности и маневренности МиГ-31. Отказ от пушечной установки и органов управления самолетом в кабине штурмана позволил выиграть несколько сот кило веса.

Поскольку штурман больше не управлял самолетом, окна его кабины уменьшили и убрали перископ, облегчив и упростив створку его фонаря, летчику обзор улучшили, сделав новый цельный козырек кабины и наклонив ось носовой части фюзеляжа на 7°.

И все же этого было мало. Что-то удалось выиграть, проведя уточненный прочностной расчет силовых и вспомогательных узлов планера и оборудования, но многое пришлось усиливать, и максимальный взлетный вес МиГ-31М перевалил за 50 тонн.  

Для компенсации роста массы было решено уменьшить степень статической устойчивости истребителя, увеличив корневые наплывы крыла. Это снизило аэродинамические потери на балансировку в крейсерском полете и несколько улучшило маневренность, но обеспечивать безопасное и приятное пилотирование самолета пришлось обеспечивать путем введения специальной электронной системы улучшения устойчивости с четырехкратным резервированием.  

Изменились моментные характеристики не только по тангажу, но и курсовые, что потребовало переделки форкилей.  

Значительно уменьшили высоту аэродинамических гребней на крыле. Это уменьшило их сопротивление (массу тоже, но она и так сравнительно невелика), а срыв потока на обычных для МиГ-31 режимах полета все равно остался исключен.  

В связи с переделкой кабины, системы управления самолета и другого его оборудования была изменена конструкция закабинного гагргрота, который приобрел характерную «талию».

Продолжение следует…

/Сергей Мороз, инженер по самолетостроению, naukatehnika.com/