Казалось, за прошедшие 30 лет, когда для исследователей стали доступны государственные архивы, из истории авиастроения исчезли все белые пятна. Однако это далеко не так. В процессе исследований появляются новые, хотя и мелкие, но весьма важные сведения, упущенные ранее. Поэтому приходится возвращать к, казалось, хорошо изученным машинам и уточнять (а порой — и оспаривать) сказанное ранее. Не стал исключением в этом отношении и самолет МиГ-21.
Выбор несущей поверхности
Среди советских авиаконструкторов первыми на крыло малого удлинения впервые обратили внимание в ОКБ-115 А.С. Яковлева. В 1952 г. был построен экспериментальный самолет Як-1000. Правда, с ромбовидным крылом, но способный, по расчетам, развивать скорость до 1500 км/ч. Однако эта чисто исследовательская машина в воздух так и не поднялась. Я пытался разобраться — почему, но в доступных государственных архивах, а также в архиве ОКБ имени А.С. Яковлева подробностей не нашел. Удивляет позиция не только А.С. Яковлева, но и ЦАГИ, ЛИИ и Министерства авиационной промышленности, не понявших смысл сделанного. Правда, как следует из воспоминаний инженера-практика Е.Г. Адлера, не получив нужной поддержки у Яковлева, Евгений Георгиевич перешел на работу в ОКБ-1 В.В. Кондратьева, занимавшееся разработкой отечественной версии американского истребителя F-86 «Сейбр». Там, продолжив свои изыскания, он в 1953 г. предложил разработать машину с треугольным крылом, но и этому самолету не суждено было появиться на аэродроме. В том же месяце ОКБ-1 расформировали, а на его основе организовали новую «фирму» во главе с П.О. Сухим.
Вслед за назначением Павла Осиповича главным конструктором, 29 мая был подготовлен проект постановления правительства «О создании новых скоростных фронтовых истребителей со стреловидным и треугольным крылом». Обратите внимание на формулировку «со стреловидным и треугольным крылом». На первом месте стоит стреловидное крыло, поскольку необходимых знаний по аэродинамике треугольного крыла на том момент еще не было. Но и реализовать задуманное быстро не удалось из-за политической обстановки в стране. Вернуться к этой идее удалось лишь два месяца спустя, и 5 августа правительство приняло уже переработанное постановление «О создании скоростных фронтовых истребителей конструкции т. Сухого». На этот раз в названии документа отсутствовала форма несущей поверхности, но первым проектом все же остался самолет С-1 со стреловидным крылом.
В тот же день было подписано и другое постановление правительства № 2072-839, касающееся ОКБ-155 А.И. Микояна, где было прямо сказано «… с целю дальнейшего улучшения летно-технических данных и освоения новой схемы истребителей спроектировать и построить истребитель с треугольным крылом…». Надо сказать, что «взяв быка за рога» отечественные конструкторы вскоре притормозили работы по этой машине, опять же из-за отсутствия достаточной информации по треугольному крылу и срочно переключились на разработку истребителей со стреловидными крыльями.
Здесь я позволю себе оставить за рамками этого материала работы по будущим самолетам-истребителям Су-7 и Су-9, главной проблемой для которых оказалась не форма крыла, а двигатель АЛ-7Ф, и подробнее остановиться на первых проектах самолетов семейства «Е» ОКБ-155.
Несмотря на постановление правительства о создании самолета треугольным крылом, коллективу ОКБ-155 пришлось срочно приступить к проектированию еще и самолета-истребителя со стреловидным крылом. В результате первый вариант машины Е-1 с треугольным крылом так и остался на бумаге, а в работу запустили Е-2 с стреловидным крылом (60о по передней кромке), лишь отдаленно напоминавший МиГ-21.
Первые экспериментальные исследования с таким крылом, проведенные в ЦАГИ, показали, что можно обойтись без аэродинамических перегородок, препятствовавших перетеканию воздушного потока вдоль крыла. Однако на первых прототипах (СМ-2) будущего МиГ-19 их все же поставили. Но высота этих перегородок оказалась недостаточной, поэтому на СМ-9 ее заметно увеличили.
Однако, если обратиться к книге, посвященной 80-летию ОКБ Микояна, то можно обнаружить утверждение, что Е-1 с ТРДФ АМ-11 разрабатывался изначально со стреловидным крылом и на нем были предусмотрены аэродинамических перегородки. В подтверждение этому приведена фотография модели самолета с таким крылом. Попробуем разобраться.
Фото заимствовано из книги, посвященной 80-летию ОКБ им. А.И. Микояна. Модель приписывают самолету Е-1, что по убеждению автора, не соответствует действительности. Это – модель Е-2А
Как достоверно известно, сначала построили не Е-1, а Е-2 с двигателем РД-9Б, а следом за ним – Е-2А со штатным ТРДФ АМ-11. При этом позволю себе предположить, что на обеих машинах использовали крылья от истребителя МиГ-19. В пользу этого говорит то, что крыло для Е-2 с тем же углом стреловидности имело удлинение 3,13, а у МиГ-19 – 3,24. Разницу же в удлинениях можно объяснить лишь большим диаметром фюзеляжа самолета МиГ-19 по сравнению с Е-2. С этим еще предстоит окончательно разобраться, поскольку необходимо найти типы профилей, использованных в крыле Е-2, и их толщины. Хотя и без этого ясно, что использование готовой несущей поверхности заметно ускоряло и удешевляло проект, тем более, что она по всем параметрам подходила для Е-2.
Первый полет самолета (СМ-2/1) с таким крылом состоялся 24 мая 1952 г. Крыло машины, как сказано выше, имело невысокие аэродинамические перегородки. Впервые же увеличенные по высоте перегородки поставили и самолете «И» с аналогичным крылом, испытания которого начались летом 1953 г. На первом прототипе МиГ-19 (СМ-9/1) с высокими перегородками летные испытания начались 5 января 1954 г. Но на Е-2 почему-то поставили чистое крыло.
Однако из снимка, приведенного в книге, не следует, что он принадлежит Е-1, да и дата эксперимента отсутствует. Здесь кроется какая-то загадка. Почему, зная, что перегородки на несущей поверхности нужны, конструкторы пренебрегли ими? То же самое произошло и с Е-4. При этом надо подчеркнуть, что и Е-2, и Е-4 относились к разряду экспериментальных.
Понять логику специалистов в области аэродинамики тех лет очень сложно. Можно лишь предположить, что на Е-2 использовали крыло от СМ-2 из-за недостаточной тяги двигателя РД-9, не позволявшего совершать маневры с большими перегрузками. В этом случае вполне можно было обойтись без перегородок. Они, хотя и «мелочь», но весьма полезная, а их поставили лишь на машинах Е-2А и Е-5 со штатными двигателями Р11-300.
Но теперь все-таки вернемся к самолету с треугольным крылом. Предложение о его разработке А.И. Микоян сделал летом 1953 г. Первое упоминание об этом сохранилось в письме П.В. Дементьева министру обороны Н.А. Булганину: «Треугольные крылья, имея малое сопротивление, обеспечивают получение скорости полета порядка 1700 – 2000 км/ч и, благодаря конструктивным преимуществам, позволяют дополнительно разместить горючее в крыльях, что увеличивает дальность и продолжительность полета.
Самолет т. Микояна с указанным двигателем имеет максимальную скорость 1750 км/ч, время набора высоты 10 000 м – 1,2 минуты и дальность порядка 2500 – 2700 км (с подвесными баками. – Прим. авт.).
Учитывая, что создание самолета новой схемы с треугольным крылом является дальнейшим этапом в развитии авиационной техники, прошу Вас рассмотреть прилагаемый проект Постановления и внести его на рассмотрение Совета министров СССР».
Существует мнение, что самолеты серии «Е» начали разрабатывать под обозначениями «Х» начиная с Х-1. Однако следов этого в отчетах опытного завода № 155 и в переписке ОКБ-155 с заказчиком и МАП не видно. Единственное, что обнаружилось, так это проекты Х-5 и Х-9. Позволю себе предположить, что это были единственные проекты с таким обозначением. В первом из них цифра 5 означала тягу двигателя в тоннах, а во втором – цифра 9 означала тип двигателя РД-9. Причем, проработка первой машины началась задолго до письма Микояна в МАП с предложением создания самолета с треугольным крылом. Видимо, кое-кого смущало обозначение «Х», свойственное американским экспериментальным самолетам. Поскольку буква «Х» транскриптируется как «Екс», то и обозначение перспективных машин началось с буквы «Е». Как видим, «ларчик» открывается достаточно просто. Более того, данное предположение позволяет прекратить все домыслы об обозначении самолетов ОКБ-155. Тем более, что эта гипотеза до сих пор никем не опровергнута.
Треугольное крыло оказалось предпочтительнее стреловидного и самолет Е-5 по результатам госиспытаний запустили в производство малой серии на заводе № 31 в Тбилиси под обозначением МиГ-21. Общий вид Е-5 А.И. Микоян утвердил в июне 1954 г., а цифра 5 – это лишь совпадение с Х-5, поскольку летом 1953 г. никто этого запланировать не мог.
Е-5 в серии получил обозначение МиГ-21
В соответствии с постановлением Совмина СССР №424-261 от 28 марта для Е-5 разрабатывали устройство реверса тяги взамен тормозного парашюта. Однако в ходе проектирования конструкторы столкнулись с рядом технических трудностей, не позволивших завершить начатую работу. Для МиГ-21 проектировалась также система дозаправки топливом в полете, однако и она осталась на бумаге.
Но первый вариант МиГ-21 был далек от совершенства, и следующим шагом стал проект Е-6. На этой машине крыло можно считать треугольным лишь условно из-за срезанных его законцовок. Такую доработку, устранившую тряску на некоторых режимах полета, выполнили на машине Е-5. То же самое произошло и на других отечественных самолетах с аналогичными крыльями.
МиГ-21Ф (Е-6)
Опуская историю создания самолетов Е-4 (кстати, в документах встречается обозначение этого самолета как Е-1 с двигателем АМ-9Б с гидронасосом переменной производительности) и Е-5, позволю себе перейти к первой серийной модификации истребителя МиГ-21.
В 1958 г. 24 июля вышло постановление Совмина СССР № 831-398 и спустя девять дней – приказ ГКАТ № 304 о постройке на базе МиГ-21 двух легких фронтовых истребителей МиГ-21Ф (Е-6) с двигателем Р11Ф-300. Новый ТРДФ взлетной тягой, доведенной почти до 5750 кгс, позволил существенно улучшить практически все летные характеристики машины по сравнению с предшественником.
Второй прототип Е-6, переоборудованный в летающую лабораторию для исследования старта ракет К-13 с пусковых устройств, размещенных на концах крыла в обеспечение работ по самолету Е-152
Правительственным документом предписывалось создание истребителя с максимальной скоростью 2300 – 2500 км/ч, потолком 21 – 22 км и дальностью до 1400 км с внутренним запасом горючего и до 2000 км – с подвесным топливным баком. При этом оговаривалось время полета не менее 1,5 ч и 2,25 ч соответственно. Самолет должен был подниматься на высоту 20 км за 8-10 минут и иметь длину разбега не более 450 м, а пробега, в зависимости от использования тормозного парашюта, в пределах 450 – 850 м.
Предписывалось переоборудование двух МиГ-21 завода № 31 в вариант «Ф» и предъявление их на госиспытания в VI квартале 1959 г. Одновременно с этим, завод № 31 обязали прекратить производство МиГ-21 с двигателем Р11-300 и обеспечить выпуск 12 МиГ-21Ф. Постановлением также предусматривалась замена обеих пушек НР-30 (235П) револьверной ТКБ-515 какого же калибра системы Силина и отработка на двух МиГ-21Ф системы реактивного вооружения с установкой РЛС ЦД-30 и двух ракет (видимо, РС-2-У) класса «воздух-воздух».
На первой машине Е-6/1, прототипе МиГ-21Ф, сохранилась аэродинамическая компоновка крыла Е-5 с тремя перегородками. Но уже на втором прототипе Е-6/2 от двух из них отказались и изменили форму концевой перегородки. Под крылом предусмотрели узлы для подвески блоков реактивных снарядов. Одновременно заменили хвостовую часть фюзеляжа, опустив горизонтальное цельноповоротное оперение и уменьшив его площадь с 4,82 до 3,94 м2. Окончательно отказались от третьей пушки. Установили новую обечайку воздухозаборного устройства (ВЗУ) с острой передней кромкой и управляемым двухскачковым центральным телом (конусом), внутри которого разместили радиодальномер СРД-1М «Конус» В состав оборудования также вошли оптический прицел АСП-5Н с инфракрасным визиром СИВ-52, радиокомпас АРК-54И, маркерный радиоприемник МРП-56И и комплект кислородного оборудования ККО-3. В хвостовой части фюзеляжа расположили отсек тормозного парашюта.
Первый полет Е-6/1 состоялся 20 мая 1958 г. Однако его «век» оказался коротким. 28 мая, при выполнении седьмого полета произошла катастрофа, унесшая жизнь летчика-испытателя В.А. Нефедова. В тот день на высоте около 18 км отказал двигатель. Планируя, летчик дотянул до ВПП, но при выравнивании не хватило времени на перекладку стабилизатора. Дело в том, что после отказа двигателя и падения давления в гидросистеме система управления автоматически перешла на резервную электрическую, однако скорость перекладки стабилизатора была значительно ниже, чем у гидравлической. В результате вертикальная скорость машины оказалась выше допустимой. Ударившись колесами о ВПП, самолет перевернулся и загорелся. Сильно обгоревший Нефедов скончался в госпитале спустя несколько часов.
Впоследствии эту систему доработали и на серийных МиГ-21Ф вместо электропривода стабилизатора ввели электронасос для подкачки гидравлической жидкости.
Испытания продолжили на второй машине. 15 августа 1958 г. вышел приказ ГКАТ о проведении заводских испытаний (Е-6/2, бортовой № 22) с улучшенной аэродинамикой носовой части фюзеляжа. Кроме этого, на Е-6/2 и последующих машинах переднюю стойку шасси оснастили демпферами «шимми» вместо механизма разворота. Тогда же в августе утвердили ведущими по машине на этапе заводских испытаний инженера А.С. Изотова и летчика К.К. Коккинаки.
Третья машина Е-6/3 (бортовой № 23) совершила первый полет в декабре 1958 г. На ней доработали ВЗУ, увеличив диаметр цилиндрической части центрального тела. Смонтировали противопомпажные и взлетные створки на фюзеляже, дополнительные топливные баки в крыле и фюзеляже за кабиной летчика, увеличили площадь киля и подфюзеляжного гребня (фальшкиля). Е-6/2 и Е-6/3 имели двигатели Р11Ф-300 с регулируемыми створками реактивного сопла и системой кислородной подпитки (для высотного запуска), две встроенные пушки НР-30, прицел АСП-5Н, совмещенный с радиодальномером СРД-1М.
Е-6/3 – третий прототип МиГ-21Ф
В экипировку летчика входил высотный компенсирующий костюм ВКК-3 с гермошлемом ГШ-4М, а система принудительного покидания самолета включала катапультное кресло К-4 со шторкой, защищавшей лицо пилота.
Е-6/2 под обозначением Е-66 (для прессы) после замены двигателя на Р11Ф2-300 тягой 6200 кгс, и применения автоматики регулирования центрального тела с возросшим «выходом» летчик Г.К. Мосолов 31 октября 1958 г. установил на базе 15 – 25 км мировой рекорд скорости 2388 км/ч. Спустя два месяца председатель ГКАТ П.В. Дементьев сообщал главкому ВВС К.А. Вершинину:
«В ходе заводских испытаний МиГ-21Ф получены максимальный статический потолок 20 100 м (при М=1,1), это подтверждает возможность получения расчетного статического потолка 21 000 – 22 000 м. Максимальная скорость 2100 км/ч (М=2) на высоте 15 000 м. Указанная скорость не является установившейся и в дальнейшем может быть повышена до 2300 – 2500 км/ч».
А 13 февраля 1059 г. Дементьев уже докладывал заместителю председателя Совмина СССР Д.Ф. Устинову: «… В настоящее время на первом экземпляре самолета выполнено 45 полетов, из них 42 – летчиками завода № 155 <…> и три ознакомительных полета летчиками ГК НИИ ВВС. На втором экземпляре с выполнено 6 полетов…
В настоящее время самолет-истребитель предъявлен на совместные с ВВС испытания…».
Судя по бортовому номеру, можно предположить, что это один из серийных МиГ-21Ф завода № 31. Вероятно, этот же самолет под обозначением Е-66А в 1961 г. подготовили для побития мирового рекорда высоты
Данные прогноза, сделанного ГКАТ в декабре 1958-го, не заставили себя ждать, и в 1959 г. Мосолов в горизонтальном полете достиг скорости 2504 км/ч, что соответствует числу М=2,38. Но рекорд этот так и остался не зарегистрированным. В 1960 г. 16 сентября К.К. Коккинаки на Е-6/Т1 (к тому времени Е-6/2 переоборудовали в Е-6Т/1 для испытаний ракет К-13 и подготовили для испытаний на динамический потолок) установил очередной мировой рекорд скорости 2148,66 км/ч на замкнутом маршруте, протяженностью 100 км. Эта же машина на базе 18 км показала среднюю скорость 2388 км/ч. Но строевым летчикам в силу особенностей пилотирования МиГ-21Ф (в том числе, и из-за недостаточного запаса путевой устойчивости) это было недоступно.
В 1961 г. 28 апреля Мосолов, вновь удивил мир, поднявшись на доработанном Е-6 (бортовой № 31) под обозначением Е-66А, оснащенном ускорителем с ЖРД С3-20М5А тягой на уровне моря 3000 кгс, на высоту 34 714 м.
На Е-66А для центровки в носовой части фюзеляжа установили центровочный груз, заострили носик пилона подвесного топливного бака и козырек фонаря летчика путем установки прозрачного обтекателя, а за кабиной летчика – дополнительный накладной топливный бак. Помимо этого, подфюзеляжный фальшкиль заменили двумя «пластинами». Это не только исключило попадание на них высокотемпературной газовой струи от ЖРД, но и увеличило запас путевой устойчивости машины.
В 1959 г. самолет Е-6 под обозначением МиГ-21Ф запустили в серийное производство на заводе № 31 в Тбилиси. 1 апреля Постановлением Совмина СССР председателем комиссии по проведению совместных испытаний машины назначили заместителя командующего 24-й Воздушной армией И.И. Пстыго. В состав комиссии также входили летчики-испытатели С.В. Петров от НИИ ВВС, Г.А. Седов от ОКБ-155 и Ф.И. Бурцев от ЛИИ. Облетали самолет летчики НИИ ВВС М.Х. Халиев, В.В. Яцун, С.А. Микоян, В.Г. Иванов, В.С. Котлов.
«МиГ» довольно быстро прошел испытания. В акте по их результатам, утвержденном в ноябре 1959 г., отмечалось, в частности, что «самолет имеет хорошие пилотажные качества, устойчивую работу двигателя, простое управление и может эксплуатироваться с аэродромов второго класса. Для повышения боевых возможностей самолета МиГ-21Ф на больших скоростях и высотах считать необходимым провести отработку на нем вооружения – двух ракет К-13 и одной пушки НР-30 и организовать в кратчайшие сроки выпуск МиГ-21Ф с этим вооружением».
В 1959 г. завод № 31 в Тбилиси изготовил 10 МиГ-21Ф и в том же году 19 августа председатель ГКАТ П.В. Дементьев и главком ВВС К.А. Вершинин направили в Министерство обороны письмо, где говорилось:
«На основании постановления Совета Министров CCCР от 24 июля 1958 года завод № 31 передал три самолета МиГ-21Ф т. Микояну для переоборудования под систему К-13, а остальные семь закончены и находятся в стадии доводки. Министерству обороны не передано ни одного самолета.
В настоящее время два экземпляра опытных МиГ-21Ф проходят совместные испытания в соответствии с постановлением Совета Министров CCCР от 01 апреля 1959 года.
В связи с тем, что дальнейшее серийное производство МиГ-21Ф будет <…> на заводе № 21 <…> и самолеты заводе № 31 отличаются от опытного образца МиГ-21Ф, проходящего совместные испытания, считаем целесообразным войсковые испытания провести на МиГ-21Ф <…> завода № 21.
Остальные 7 самолетов МиГ-21Ф <…> завода № 31 целесообразно передать <…> Микояну и ЛИИ для расширения фронта работ по доводке, летным исследованиям и отработке эксплуатационной надежности МиГ-21Ф …».
Один МиГ-21Ф тбилисского завода дооборудовали в вариант Е-6/9 (МиГ-21Б) под ядерный боеприпас (изделие 244Н), который подвешивался под фюзеляжем на замке БД3-55Т. Для бомбометания с кабрирования самолет оснастили прицелом ПБК-1. Но «атомный» истребитель-бомбардировщик так и остался в единственном экземпляре.
С 25 июня 1960 г. по 20 апреля 1961 г. в НИИ ВВС на МиГ-21Ф (№ 72210206 и № 72210207) нижегородского завода № 21, оборудованных балочными держателями БДЗ-58-21 испытывали НАР АРС-212М и С-24; бомбы ОФАБ-100-120, ФАБ-250М-54, ФАБ-250М-58 и ФАБ-500М-54, а также зажигательные баки ЗБ-360. Ранее были испытаны НАР С-5М в блоках УБ-16-57М. Ведущими на этом этапе госиспытаний были инженеры В.К. Ефимов и Н.В. Горохов, летчики М.Х. Халиев и В.В. Яцун.
Особенно трудными были испытания снарядов АРС-212М, поскольку из-за попадания в двигатель пороховых газов он выключался. Для борьбы с этим явлением на самолете установили клапан сброса давления топлива. Пока дорабатывали машины, от дальнейших испытаний АРС-212М отказались, сосредоточив усилия на С-24, вошедших впоследствии в состав штатного вооружения истребителя.
При этом максимальная приборная скорость МиГ-21Ф с двумя С-24 и подвесным топливным баком (ПТБ) не должна была превышать 1000 км/ч до высоты 8500 м (без ПТБ – 1100 км/ч до 8300 м) и чисел М=1,3 выше 8500 м (без ПТБ – М=1,4). Практическая дальность полета на высоте 11 000 м достигала 1090 км, а с ПТБ – 1300 км.
Несмотря на значительное несоответствие летных характеристик заданным, МиГ-21Ф приняли на вооружение в качестве легкого фронтового истребителя.
В 1959-1960 гг. серийное производство МиГ-21Ф развернулось на горьковском заводе № 21. Еще в ходе госиспытаний в правительстве рассматривался вопрос об организации серийного производства МиГ-21Ф в Чехословакии и Китае. Изучался вариант установки на истребитель системы дозаправки топливом в полете.
Самолет оказался технологичным в серийном производстве и имел большие перспективы для последующих модификаций.
Первый серийный МиГ-21Ф завода № 21 поднял в воздух летчик-испытатель П.А. Ануфриев 8 февраля 1960 г. В 1959 и 1960 гг. предприятие построило 69 истребителей МиГ-21Ф.
Одной из проблем этого истребителя был самопризвольный срыв фонаря кабины пилота, который удалось устранить к 1961 г.
Одновременно доработали подтяг плечевых ремней, систему сброса тормозного парашюта, устранили самопроизвольный останов двигателя при включении и выключении форсажа. К этому времени руководство ГКАТ предложило прекратить выпуск МиГ-21Ф и перейти на производство МиГ-21Ф-13.
По данным автора, в Российской Федерации сохранилось лишь три экземпляра МиГ-21Ф. Один из них (№ 72210602) находится в экспозиции Центрального музея Вооруженных Сил в Москве (ЦМВС), а другие – на постаментах в Моздоке (см. фото на заставке) и Красноярске. Еще два МиГ-21Ф сохранились на Украине – в Харьковском авиационном институте и в Луганске (заводской № 72210102). И один самолет — на постаменте в Бишкеке (ранее г. Фрунзе, Киргизия).
Завершение темы МиГ-21Ф — здесь.