Размышления о самолете МиГ-31. Часть 1

Эта статья — повествование человека, влюбленного в МиГ-31, скрупулезно изучавшего вопросы боевого применения и эксплуатации этой машины. Это — взгляд инженера-исследователя на историю развития и боевые возможности самолета, основанный на изучении документов, общении с разработчиками, эксплуатационщиками и работниками предприятия-производителя.

Сейчас достаточно много открытой информации по теме, но цифры часто расходятся даже в официальных источниках. В статье делается попытка понять причины таких расхождений, и больше внимания уделяется не самим значениям параметров, а рассмотрению причинно-следственных связей, возникших в процессе развития машины. Кроме того, на мой взгляд, некоторые интересные и достойные внимания факты остались «за кадром».

Особенности оборудования и вооружения

Как известно, функция рождает орган: эволюция приводит к рождению материального объекта со способностью выполнять определенные задачи, а избыточные, невостребованные способности неизбежно атрофируются.

Чаще всего уникальность машины выражается в четкой формулировке ее предназначения. Предназначение показывает класс решаемых задач. Уникальность задач приводит к уникальности машины. Так, например, МиГ-25 — высотный перехватчик, МиГ-23 — маловысотный истребитель, МиГ-29 — фронтовой истребитель по классификации ВВС. А вот с определением «тридцать первого» както все время «не складывалось». Тяжелый истребитель? Но и Су-27 в классе тяжелых, а разница между ними огромная.

В 1984 году в Боевом уставе было закреплено разделение истребителей ПВО на истребители общего назначения и истребители дальнего действия. МиГ-31, обладая наилучшими возможностями в работе за пределами зоны действия наземной инфраструктуры ПВО, был отнесен ко второй категории. Но при этом собственно дальность полета с боевой нагрузкой даже с подвесными топливными баками у него была (до установки системы дозаправки в воздухе) существенно меньше, чем у истребителя общего назначения Су-27 (примерно 3000 км против 4000). К сожалению, точного определения класса МиГ-31 найти не удавалось, в документации же указывается, что он предназначен для уничтожения всех типов воздушных целей, в условиях естественных и организованных помех. А хотелось бы увидеть такое же емкое определение, как и для других машин.

Чтобы понять, какие задачи решает, как родился и развивался МиГ-31, нужно немного заглянуть в историю гонки вооружений США и СССР — в 60-70-е годы прошлого столетия — и попытаться глубже вникнуть в его изначальное предназначение.

В то время человечество жило в атмосфере жесткого ядерного противостояния держав. Причем состав стратегической «триады» был неодинаков: у американцев была сильнее развита авиационная составляющая, а у нас — морская, наземная была в примерном паритете. В условиях огромной протяженности границ и обширнейшей территории крайне сложной и затратной была задача прикрытия СССР сплошной ПВО. Особо уязвимыми в этом отношении всегда были северное и дальневосточное направления. Вероятный противник создавал средства нападения через северный полюс и со стороны Тихого океана.

Во-первых, это стратегический разведчик SR-71, который, обладая выдающимися высотно-скоростными характеристиками, был практически неуязвим для существующих средств ПВО.

Во-вторых, с этих направлений планировался удар с использованием стратегических бомбардировщиков B-52, на борт которых может быть загружено до 20 крылатых ракет AGM-86, созданных по программе ALCM (Air-Launched Cruise Missile), с мощностью ядерного заряда до 150 килотонн. В дальнейшем на стратегических бомбардировщиках B-1 планировалось устанавливать до 30 таких «игрушек» (но эта программа не была реализована). После пуска КР снижаются на предельно малые высоты (ПМВ) 60…100 метров. С этого момента перехват их становится крайне сложной задачей.

Концепция преодоления ПВО на ПМВ, несмотря на большой расход топлива и относительно невысокую скорость аппарата в плотных слоях атмосферы, основана на следующих факторах.

Дальний автономный перехватчик МиГ-31 со своим основным вооружением — ракетами Р-33 и Р-40ТД.

Современные наземные РЛС устроены так, что вследствие влияния отражения зондирующего сигнала от земли и окружающих объектов, а также кривизны Земли, нахождение цели в диаграмме направленности очень ограничено по времени. Дальности обнаружения таких летательных аппаратов (ЛА) малы. В ЗРК типа С-300, например, для работы по низколетящим целям сделана отдельная выносная антенна, высоко поднимаемая над землей. Это дает возможность увеличить дальности (расстояния) обнаружения и атаки цели, но при этом значительно повышается уязвимость комплекса.

Импульсная РЛС истребителя не может без специальных устройств и особых режимов работы выделить сигнал от цели на фоне подстилающей поверхности. Например, минимальная высота атакуемой сверху вниз цели для МиГ-25П была ограничена цифрой 1,5 км. Это обстоятельство привело к появлению на борту импульсно-доплеровской РЛС, позволяющей путем использования эффекта Доплера выделять сигнал движущейся цели на фоне земли или воды.

На Западе, а потом и в СССР были начаты разработки систем с режимом квазинепрерывного излучения (КНИ). Это, по сути, тоже импульсное излучение (ИИ), но с определенной (очень высокой) частотой повторения импульсов и особой схемой модуляции излучаемого и обработки отраженного сигнала. Недостатком таких РЛС является «слепая» зона по скорости сближения с целью, равной скорости истребителя. Такое техническое решение используется для «вырезания» малоподвижных объектов, создающих помехи, например, «висящие» дипольные отражатели. Но и цели, движущиеся перпендикулярно вектору скорости истребителя, тоже «вырезаются».

Полет на ПМВ рождает еще одно труднопреодолимое препятствие. Хорошо отражающая поверхность создает антипод цели из-за переотражения сигнала. Таким образом, на больших дальностях в диаграмму направленности головки самонаведения УР попадает цель и ее зеркальное отражение — и она наводится на среднюю точку. Но по мере сближения с объектом атаки, на малых дальностях, необходимо вовремя и правильно выполнить селекцию реальной цели, иначе промах будет недопустимо большим или произойдет срабатывание неконтактного взрывателя от земли.

Обнаружение малоразмерных целей на ПМВ с помощью оптических средств, прежде всего в инфракрасном диапазоне, затруднено в силу ее собственной слабой контрастности, да еще на фоне излучения подстилающей поверхности.

Головки самонаведения управляемых ракет класса «воздух-воздух» подразделяются на три класса. Пассивные ГСН принимают сигнал, который исходит от объекта противника, например, инфракрасное излучение двигателя и планера, шумовая радиолокационная помеха и т.д. Активные включают оптико- или радиолокационную станцию, то есть сами облучают противника и принимают отраженный сигнал. Этот вариант тяжелее и дороже, а также ввиду малой мощности такой станции характерна малая дальность захвата цели. Это привело к появлению полуактивных ГСН на борту УР. Облучение цели выполняется РЛС истребителя, головка ракеты принимает и обрабатывает отраженный сигнал. Ракеты «воздух-воздух» истребителей III-IV поколений большей частью используют полуактивный режим для радиолокационных ГСН и пассивный — для инфракрасных.

Ближайший аналог нашего МиГ-31, американский F-14 «Томкэт», имеет множество различий, вызванных спецификой его применения как палубного перехватчика.

Высочайшая сложность обнаружения и уничтожения КР на ПМВ определила необходимость поражать их носители до рубежа пуска. В то время ALCM еще не оснащалась спутниковыми системами навигации, и коррекция ухода координат инерциальной системы осуществлялась путем сравнения матрицы рельефа местности от радиовысотомера со значениями, введенными в память системы наведения ракеты. Замеры рельефа делались в специальных районах коррекции, расстояние между которыми не должно было превышать 700 км. То есть максимальная удаленность рубежа пуска составляла 700 км от береговой черты СССР.

Немало досаждал и SR-71, регулярно ходивший вдоль наших границ. Эта машина, не имеющая аналогов в мире, была слишком крепким орешком даже для специализированного высотного перехватчика МиГ-25ПД. Обладая высотностью до 30 км и скоростями 3200-3500 км/ч, «блэкберд» («черный дрозд») не мог сопровождаться вдоль границ «МиГом» на догонных курсах. Перехватчик в этой ситуации был ограничен несколькими факторами. Скорость максимальная — 3000 км/ч (М=2,83), меньше, чем у цели; пуск УР ограничен по скорости М=2,35 (скоростной напор такой, что ракеты просто не сойдут с пусковых устройств); время полета на максимальной скорости, несмотря на наличие системы охлаждения отсеков Р-40 фреоном, может быть ограничено по перегреву изделий. А на встречных курсах атака SR-71 «двадцать пятым» осложнена тем, что дальностей обнаружения РЛС и пуска УР Р-40 средней дальности недостаточно для надежного перехвата. Время нахождения маневрирующего разведчика в зоне возможных атак крайне мало.

Таким образом, к началу 70-х годов ситуация настоятельно требовала заменить Ту-128 и Су-15 и дополнить МиГ-25, прикрыв Урал, Сибирь и Дальний Восток. Причем, наряду с основной задачей перехвата крылатых ракет на ПМВ и их носителей на средних высотах, перспективный истребитель должен был уметь уничтожать SR-71 на высотах до 30 км. Но если перечислить основные типы целей для поставленной задачи — стратегические бомбардировщики, стратегические КР, стратегические разведчики, то одно общее ключевое слово очевидно.

ОКБ Туполева и Микояна предложили свои варианты носителей, параллельно шли работы над ракетами «воздух-воздух» с дальностью пуска более 100 км и РЛС, способной обеспечить наведение таких ракет по нескольким целям одновременно, которые были начаты сначала в США в 1960 году. Нежелание отставать в такой важной области привело к началу подобных разработок в СССР. Система С-800 «Заслон» должна была стать своего рода адекватным развитием технологий, ответом на вызов противника.

Стратегически важные цели типа сверхзвуковых высотных самолетов-разведчиков SR-71 или малозаметных крылатых ракет может эффективно перехватывать только МиГ-31

К тому времени сформировалось понятие АРКП (авиационного ракетного комплекса перехвата), который включал в себя истребитель, его вооружение (ракеты) и наземные системы, обеспечивающие перехват (в первую очередь, наведение). Отсюда и соответствующие названия — МиГ-25-40 — комплекс на базе перехватчика МиГ-25 с ракетами Р-40. Таким образом, система С-800 «Заслон», куда входят РЛС, системы обработки и индикации данных, должна была стать основным звеном в составе АРКП МиГ-31-33. При этом надо учесть, что задача собственно перехвата включает в себя вывод истребителя на цель, захват ее бортовыми прицельными системами, атаку, выход из атаки и возвращение на аэродром. То есть предполагается результативная атака маломаневренной цели, при которой исключается ближний бой.

Для работы в условиях радиопомех в случае отказа РЛС, а также для обеспечения скрытной атаки, по требованиям Заказчика необходимо было установить оружие, использующее оптический диапазон. В состав комплекса авиационного вооружения (КАВ) были включены выдвижной теплопеленгатор 8ТК, проверенные на МиГ-25П ракеты Р-40Т средней дальности и Р-60 ближнего маневренного боя. На машинах первых серий аппаратура подготовки и пуска ракет Р-40ТД (изделие 46ТД) — АПП-46ТД не была предусмотрена в штатном варианте, и ее временно устанавливали в виде контейнера на вторую точку подвески под фюзеляжем (контейнер по форме напоминал ракету Р-33). Поэтому при использовании под крылом «сороковых» боекомплект фюзеляжных Р-33 составлял три штуки. На последующих сериях АПП-46ТД сразу устанавливалась в закабинный отсек. В дальнейшем и все самолеты первых серий также были доработаны, и контейнерный вариант аппаратуры больше не применялся.

В отличие от Р-40, ракеты Р-60 любой самолет мог использовать без дополнительного оборудования, а почти все необходимые для этого блоки находились в пусковых устройствах. На МиГ-25 и -31 по две Р-60 можно подвесить на каждое АПУ-62-II, закрепляемое на подкрыльевых пилонах АПУ-84-46Д-01 (авиационное пусковое устройство изделия «84», т.е. МиГ-25, для изделия 46Д — ракеты Р-40Д, адаптированное для изделия 01 — МиГ-31) через специальную переходную балку. Таким образом, МиГ-31 мог нести либо две Р-40ТД, либо две Р-60М. Концевая пара пилонов использовалась для подвесных топливных баков. Полная загрузка составляет 4хР-33 + 2хР-40ТД или 4хР-60М.

Высотно-скоростные характеристики МиГ-31 потребовали кондиционирования отсеков оборудования и ракетР-33. В составе системы управления транспортировкой средств поражения даже были предусмотрены электрические цепи включения подачи охлаждающего воздуха. Но конструкторам удалось справиться с задачей создания схемы достаточно эффективной пассивной теплозащиты УР и удачного (в смысле защиты от нагрева) их расположения в подвесе.

Пушка является очень серьезным оружием на борту истребителя. Поражающее действие снаряда зачастую может превышать действие боевой части ракеты ближнего боя, потому что снаряд пробивает обшивку планера и взрывается внутри отсеков. Переотраженная ударная волна усиливает воздействие на элементы цели. Поскольку МиГ-31 — машина скоростная и маломаневренная, то пушка выбиралась из расчета максимизации темпа стрельбы, так как при сближении с целью в зоне ведения огня истребитель может находиться доли секунды.

На серийных МиГ-31 была установлена пушка ГШ6-23 конструкции Грязева-Шипунова калибра 23 мм с боекомплектом 260 патронов. Одна из особенностей конструкции — безленточная подача: патроны находятся в специальном барабане, из которого подаются непосредственно в пушку. При темпе стрельбы 9000 выстрелов в минуту (в тяжелых условиях — 7200) лента просто порвалась бы в момент открытия огня. Механизмы же барабана приводятся во вращение от блока стволов, причем подаваемый в пушку патрон разгоняется постепенно.

Режим стрельбы задается летчиком — «автомат» или «отсечка». В «автомате» он сам продолжительностью нажатия на отдельную боевую кнопку управления артиллерийским оружием регулирует длину очереди, а в «отсечке» система управления стрельбой делит боекомплект в пропорциях 100/100/60 патронов. Но общее количество запусков стрельбы не может превышать 10, именно такое количество пиропатронов, при срабатывании раскручивающих блок стволов, предусмотрено конструкцией.

Забавно было сравнить «музыку» ГШ-301 (одностволки калибром 30- мм), устанавливаемой на МиГ-29, и ГШ-6-23. На заводе положено выполнять горячую пристрелку пушки очередью из 30 патронов. Одностволка выдает темп стрельбы 1500…1800 выстрелов в минуту, то есть примерно 25-30 в секунду. Шестистволка — примерно в 5 раз больше, за исключением того, что она дольше выходит на расчетный режим. Так вот, на удалении нескольких километров звук от второй доходил в примерно таком виде: «У-у-х-х!». Первая же испускала четкую и короткую, простите, имитацию рвущихся штанов.

«Главный калибр» стратегического перехватчика — ракеты большой дальности с активной радиолокационно-командной системой наведения — справа Р-33С самолета МиГ-31Б, слева Р-33 обычного МиГ-31. 

В отличие от всего остального вооружения МиГ-31, ракета Р-33 изначально разрабатывалась как часть единого комплекса. И если другие ракеты и пушки «кочуют» по различным маркам военных самолетов, то «тридцать третья» так и осталась неотъемлемой частью С-800. Несмотря на то, что она планировалась к применению на Су-27 и сейчас провозглашается возможность доработки систем, например, Су-35 под нее, все-таки связь Р-33 и ее модификаций с мощной РЛС типа 8Б настолько сложна и тесна, что, скорее всего, эта связка так и останется уникальной для МиГ- 31.

Впервые в мире на серийном истребителе установили фазированную антенную решетку, главной особенностью которой была возможность электронного управления положением луча в пространстве. Время его переброса из произвольного текущего положения в любое другое в пределах зоны обзора (±70 град в горизонтальной плоскости, по азимуту, и -60…+70 в вертикальной, по углу места) составляет 1,3 миллисекунды. В результате перехватчик стал способен сопровождать до 10 целей, а также одновременно наводить ракеты Р-33 на 4 цели.

Механическая антенна имеет принципиальные ограничения по этому параметру. Поскольку на перемещение от цели к цели, сопровождаемой или атакуемой, тратится значительно большее время, чем у ФАР, это приводит к существенному ухудшению качества снимаемых параметров цели, а при наведении УР — к сужению зоны пространства одновременного наведения. При получении информации полуактивной головкой самонаведения с интервалом более заданного цель может выйти за пределы диаграммы направленности или будет потеряна устойчивость процесса наведения. Например, при наведении МиГом ракет по 4 целям захват и сопровождение остальных невозможен.

Американская ракета большой дальности AIM-54 «Феникс» уступает советской Р-33 по всем параметрам при большей стоимости. 

Система управления вооружением С-800 обеспечивает через аппаратуру передачи данных АПД-518 обмен информацией о целях, взаимном положении истребителей и позволяет передавать управляющие команды и параметры с ведущего на ведомых в группе, между ведущими других групп и на наземные АСУ. Фактически, МиГ-31 получил на борту совмещенные функции перехватчика и самолета AWACS (дальнего радиолокационного обнаружения и управления — ДРЛОиУ). Сначала даже, как и Ту-128, машину называли кораблем (воздушным, разумеется), а летчика — командиром корабля, но это название не прижилось. Оборудование МиГ-31 позволяет наводить на цель истребители, обладающие менее мощной БРЛС — Су-27, МиГ-29, МиГ-25 и МиГ-23. Таким образом, при действии смешанных групп истребителей разработчики рекомендуют «тридцать первого» ставить в качестве командира объединенной группы.

Еще одна особенность, которой наделили конструкторы МиГ-31 и которая добавила ему еще право называться истребителем дальнего действия, заключается в его способности в минимальные сроки выйти на удаленный рубеж перехвата.

Естественный вопрос, возникающий при анализе возможностей МиГа, — «антиподом» какой американской машины он является и кто из них «круче»? Известно, что в условиях гонки вооружений достаточно много примеров разработок, которые становились, по сути, ответом на какой-либо технологический прорыв противника. На мой взгляд, в авиации 60-70-х годов большей частью СССР отвечал на вызов противника. Вероятно, это сильно связано с «хрущевским» ударом по авиации, когда резались в прямом и переносном смысле и готовые машины, и разработки. И если США «догоняли и перегоняли» нас в космической гонке, то в воздухе явно приоритет на первый шаг был у американцев.

Советские самолеты были младшими и во многих парах-аналогах: F-15 — Су-27, F-16 — МиГ-29 и B-1 — Ту-160. Были, конечно, и «непарные», например, у них — SR-71, у нас — МиГ-25. На первый взгляд, МиГ-31 является прямым противником перехватчика F-14 «Томкэт» (Tomcat поанглийски просто «Кот», «Котяра»). Но при глубоком рассмотрении оказывается, что различий намного больше, чем, например, между Су-27 и F-15.

Ракета средней дальности с инфракрасной головкой самонаведения Р-40ТД досталась МиГ-31 «по наследству» от перехватчика предыдущего поколения МиГ-25ПД. 

Самолет F-14 создавался для ВМС США как палубный истребитель, выполняющий задачи ПВО корабельных группировок. Основные типы целей — советские Ту-22М, противокорабельные КР Х-22, П-35, П-500 и др. Крыло с изменяемой стреловидностью, на 10 тонн меньшая масса, чем у МиГ-31. Если коротко говорить о сравнении летно-тактических характеристик МиГ-31 и F-14, то можно отметить следующее. «Кот» на дозвуковых скоростях за счет изменяемой геометрии крыла имеет лучшие характеристики почти по всем параметрам и в ближнем бою будет иметь полное маневренное преимущество, вот только вероятность такой стычки невысока.

На «сверхзвуке» МиГ опережает в максимальной скорости, угловой скорости установившегося разворота, времени достижения рубежа перехвата, хотя несколько проигрывает по расходу топлива. Проще говоря, «четырнадцатый» маневреннее, а «тридцать первый» быстрее. Планер и силовая установка этих самолетов сильно отличаются, а вот комплекс авиационного вооружения сравнить будет гораздо интереснее, ведь требования к нему при начале разработки предъявлялись почти идентичные.

Продолжение следует…

/Алексей Миронов, naukatehnika.com/