Lược sử Su-27

[dongadoan]

  Về tổng thể, sau khi lắp ráp kết cấu máy bay (so sánh với giai đoạn dự án ban đầu 1972) T-10 nặng và có kích thước lớn hơn. Tuy nhiên, các chỉ số vẫn giữ nguyên như thiết kế ban đầu:

- Tải trên cánh khi trọng lượng cất cánh thông thường (375 kg/m²) và hệ số lực đẩy 1,15;

- Trọng lượng rỗng của máy bay đạt 14.300kg,

- Trọng lượng cất cánh thông thường với đồng bộ vũ khí theo phương án tính toán và lượng dầu nạp cơ bản 5.300kg: 22.200kg,

- Trọng lượng cất cánh tối đa với lượng dầu đầy đủ (8.900 kg): 25.700kg;

- Chiều dài máy bay 19,65 m, sải cánh: 14,7m, diện tích cánh: 59,4m², chiều cao khi đỗ: 5,87m.

  Hệ thống động lực máy bay gồm hai động cơ turbin phản lực hai luồng mạnh và kinh tế có buồng đốt tăng lực thế hệ mới. Trên cơ sở kết luận của SIAM về ba phương án khác nhau của động cơ tương lai (AL-31F, D-30F-9 và R59F-300), hệ thống động lực cho Su-27 sử dụng động cơ AL-31F do Nhà máy chế tạo động cơ Saturn chế tạo.

  Đặt trước các nhà chế tạo động cơ nhà máy Saturn là một nhiệm vụ rất phức tạp, đó là yêu cầu chế tạo hệ động lực với hệ số lực đẩy khi cất cánh và trong không chiến lớn hơn 1 (lực đẩy cất cánh có tăng lực khi thử không nhỏ hơn 12.500 N, nghĩa là lớn hơn 12% so với động cơ mạnh nhất AL-21F-3 mà nhà máy đang sản xuất), mặt khác, phải có tính kinh tế cao trong chế độ đường dài không tăng lực để có được tầm bay xa nhất. Giá trị tiêu hao nhiên liệu riêng đặt ra là nhỏ hơn đến 25% của loại động cơ turbin phản lực tương tự đã được sản xuất loạt AL-21F-3.

  Để đạt được các đặc tính cho trước, động cơ phải là hai luồng với ba tầng nén thấp áp (quạt nén), nén cao áp 9 cấp và một tầng turbin cao và thấp áp cùng với mức tăng đáng kể nhiệt độ dòng khí trước turbin (không nhỏ hơn 350-400⁰ so với AL-21F-3) và các cánh của turbin phải là kiểu đơn tinh thể không cần làm mát. Việc chế tạo các cánh máy nén như vậy được tiến hành tại Viện vật liệu hàng không toàn Liên bang (VIAM). Nhưng vào đầu những năm 70, tại Liên Xô thường xuyên thu được các thông tin về loại động cơ F100-PW-100 của hãng Praat & Whitney Mỹ chế tạo cho F-15 và F-16 và có các đặc tính gần với số liệu cho trước đối với AL-31F. Trên cơ sở các thông tin đó, trong thiết kế động cơ AL-31F đã có nhiều thay đổi đáng kể: máy nén turbo có bốn tầng quạt, 12 tầng nén cao áp và hai tầng turbin cao và thấp áp.

  Chính với cấu tạo như vậy, tháng 8.1974 chiếc động cơ AL-31F đầu tiên đã được chế tạo. Thử nghiệm trên dàn thử chứng tỏ rằng, để đạt các đặc tính cho trước với kết cấu như vậy là hoàn toàn không thể được. A.M. Liulka quyết định quay lại cấu trúc ban đầu (3+9+1), nhưng sử dụng quạt nén bốn tầng đã chế tạo. Về cấu tạo, máy nén turbo của AL-31F tương ứng với máy nén turbo thế hệ bốn RD-33, do xí nghiệp Liên hiệp khoa học công nghiệp mang tên V.IA. Klimov chế tạo cho máy bay tiêm kích mặt trận hạng nhẹ MiG-29. Động cơ RD-33 đã qua các bước thử nghiệm trên dàn thử và thử nghiệm bay một phần trên các phòng thí nghiệm bay, vì vậy để tiết kiệm thời gian và kinh phí đã quyết định cải tiến máy nén của RD-33 và đưa vào sử dụng cho AL-31F.

Động cơ AL-31F

  Nhưng khó khăn mới đối với các nhà chế tạo động cơ lúc bấy giờ là ở chỗ họ chưa thể làm chủ được công nghệ chế tạo các cánh turbin đơn tinh thể, kết quả là trong turbin cao và thấp áp vẫn phải sử dụng cánh thép có lớp chịu nhiệt đặc biệt và phải làm lạnh chúng bằng không khí, trích từ máy nén. Kết quả là chỉ số lực đẩy và tiêu hao nhiên liệu của động cơ bị xấu đi.

[Trungsy1]

Những bài học về nguyên lý động cơ tĩnh phản lực và turbin phản lực máy bay sách Vật lý của ta xưa giờ lạc hậu rồi phải không bác Đoàn?
Lại còn cái động cơ Van ken gì nữa của ô tô có ba cái bugi lệch nhau 120 độ nữa...

[dongadoan]

  Tất cả các cản trở đó đã kéo dài thời gian chế tạo động cơ và tới thời điểm hoàn chỉnh lắp ráp mẫu T-10 đầu tiên vẫn chưa có được chiếc động cơ AL-31F nào sẵn sàng để lắp lên máy bay. Vì vậy, trên các mẫu T-10 đầu tiên vẫn lắp động cơ thế hệ cũ AL-21F-3. Nhưng dù sao, sự lao động vất vả của các chuyên gia Nhà máy Saturn cũng không vô ích: sau thời gian dài của chu trình hoàn thiện thử nghiệm trên dàn thử và trên các phòng thí nghiệm bay, và sau đó thử nghiệm bay trên các máy bay T10-3 và T10-4, động cơ AL-31F đã giành được vị trí xứng đáng trên các máy bay tiêm kích loạt Su-27. Ngày nay, chúng có thể được coi là một trong các động cơ turbin phản lực hai luồng thế hệ bốn tốt nhất trên thế giới, vượt trội về nhiều đặc tính động cơ so với F100 và F110, sử dụng trên các máy bay F-15 và F-16.

  Các ưu điểm vượt trội chính của động cơ AL-31F là:

  - Mức lực đẩy cao trong chế độ tăng lực và cực đại kết hợp với lực đẩy cực tiểu trong chế độ ga nhỏ: tỷ số lực đẩy cực đại và cực tiểu trên mặt đất là khoảng 50; về giá trị lực đẩy khi tăng lực toàn phần của AL-31F lớn hơn 12% so với động cơ thế hệ trước AL-21F-3;

  - Tính kinh tế cao, đặc biệt trong chế độ đường dài (tốt hơn tới 13-15% so với chỉ số tương ứng của AL-21F-3);

  - Trọng lượng riêng nhỏ, bằng 0,122 (thấp hơn tới 25% trọng lượng riêng của AL-21F-3);

  - Giờ dự trữ lớn, ngay cả khi làm việc với tải chu kỳ.

  Tất cả các ưu điểm trên thu được là nhờ tăng đáng kể các đặc tính khí động của máy nén turbo: so với AL-21F-3 nó đạt được hiệu suất nén tới 60% (tổng các cấp nén khí trong máy nén tăng từ 14,5 đến 23) và nhiệt độ khí trước turbin gần 300⁰ (từ 1370 lên tới 1665⁰ K). Trong khi trọng lượng của động cơ giảm gần 200 kg (tới 11%). Trong động cơ AL-31F sử dụng các vật liệu tiên tiến, trước tiên là các hợp kim titan (tỷ lệ chiếm 35% trọng lượng động cơ) và thép chịu nhiệt, để chế tạo và lắp ráp chúng đã phát triển hàng loạt các công nghệ đặc thù. Một đặc tính quan trọng của động cơ AL-31F là kết cấu modun, cho phép bảo dưỡng thay thế miệng phun, buồng tăng lực, buồng trộn, turbin thấp áp, quạt và hộp giảm tốc tại chỗ trong điều kiện đang vận hành khai thác. Ngoài ra, còn cho phép sửa chữa và thay thế các cánh tầng một quạt nén và các tầng khác của máy nén cao áp.

Cửa hút khí và quạt nén sơ cấp của mẫu T-10 đầu tiên.

  Chu trình hoàn thiện động cơ từ cuộc thử nghiệm đầu tiên đến khi có biên bản nghiệm thu quốc gia ngày 6.8.1985 kéo dài 11 năm. Song song với chu trình hoàn thiện động cơ, năm 1981, tại hai nhà máy chế tạo động cơ MMPP Saliut Mát-xcơ-va và UMPO (thành phố Upha) cũng đã xây dựng được dây chuyền sản xuất loạt AL-31F và các mẫu biến thể mới được nói đến ở phần sau.

[dongadoan]

  Quay trở lại giữa những năm 70. Năm 1973, Tại Viện Nghiên cứu kỹ thuật hàng không Bộ công nghiệp hàng không và Viện nghiên cứu hàng không Trung ương của Không quân đã hoàn thành các nghiên cứu cơ bản về thành phần của dàn máy bay không quân tiêm kích của lực lượng vũ trang đất nước trong thời kỳ những năm 80 với các đối tượng cụ thể là Su-27 và MiG-29. Trên cơ sở các nghiên cứu đó Không quân đã xác định cụ thể hơn các tính năng kỹ, chiến thuật đối với các tiêm kích tương lai, đó là:

  Về khả năng trinh sát, bắt bám mục tiêu và điều khiển bắn

  - Đài radar phải là loại nhiều chế độ, cho phép phát hiện mọi hướng và bám mục tiêu trên không tại nửa bán cầu trước và sau trong không gian và trên mặt đất, phải có khả năng chống nhiễu cao hơn;

  - Đa kênh khi phát hiện và bám mục tiêu;

  - Xử lý thông tin bằng số hóa;

  - Linh kiện sử dụng vật liệu mới, cho phép giảm các đặc tính trọng lượng, kích thước và nâng cao đặc tính sử dụng thiết bị;

  - Có hệ ngắm quang - điện tử (OEPS), gồm tổ hợp bộ tìm - bám định hướng ảnh nhiệt và đo xa laser, làm kênh độc lập thứ hai của SUV để phát hiện và bám mục tiêu tại cự ly gần và ngắm bắn khi không chiến cơ động cao bằng tên lửa đánh gần và pháo;

  - Có hệ hiển thị hai màn hình, gồm màn hình ngắm bắn - lái (PPI) trên kính trước (ILS) và màn hình tình huống chiến thuật (ITO) trên ống tia điện tử.

  Về danh mục vũ khí gồm: pháo hai nòng bắn siêu tốc AO-17A (GShA-30) cỡ 30mm, tên lửa có điều khiển không đối không tầm trung tương lai K-27 và tên lửa đánh gần cơ động K-73 hoặc K-24 (cũng như loại nhẹ hơn K-60M). Su-27 phải đồng hệ với máy bay tiêm kích mặt trận hạng nhẹ MiG-29.

  Sự khác nhau chỉ ở số lượng vũ khí có thể mang theo: nếu MiG-29 chỉ có thể mang theo sáu tên lửa (trong đó có hai K-27), thì Su-27 mang được tám tên lửa (trong đó 4 đến 6 K-27), đồng thời nó phải có khả năng sử dụng tên lửa tăng tầm K-27E với đầu tự dẫn radar và nhiệt. Ngoài ra, trên Su-27 dự kiến sẽ sử dụng cả tên lửa không đối không tầm xa K-33 với đầu tự dẫn radar bán chủ động, được chế tạo cho máy bay đánh chặn E-155MP (MiG-31) với hệ thống điều khiển hoả lực SUB Zaslon - hai quả loại này có thể treo trên giá phóng lắp ở thân máy bay giữa hai thùng động cơ (về sau, việc sử dụng K-33 trên Su-27 không được thực hiện vì hệ thống dẫn làm việc trên bước sóng của không quân phòng không và khác với các radar Su-27 và MiG-29 đồng nhất ở bước sóng 3cm).

Tên lửa không đối không tầm trung K-27 (AA-10 Alamo)

  Được chế tạo ban đầu "thuần tuý" như chiếc tiêm kích đánh chặn, nhưng vào nửa cuối những năm 70, Su-27 nhận được quyết định phải trang bị thêm các phương tiện tiêu diệt mục tiêu mặt đất - các loại bom tiêu chuẩn của không quân 250 và 500 kg, các bom cháy và rocket 57, 80 và 240mm. Lúc này tải vũ khí cực đại của Su-27 lên đến 8 tấn, trong khi đó của MiG-29 chỉ có 2 - 3 tấn. Nguyên nhân của quyết định này xuất phát từ cam kết của Chính phủ Liên Xô về Hiệp định hạn chế vũ trang tại châu Âu. Việc hạn chế sản xuất vũ khí trang bị đã dẫn đến một loạt các thay đổi trong đó có tăng cường các khả năng chiến đấu trên cùng một hệ vũ khí.

  Cần nhấn mạnh rằng, việc xây dựng hệ thống điều khiển vũ khí thế hệ mới là một trong những nhiệm vụ phức tạp nhất trong chế tạo máy bay thế hệ bốn. Các máy bay của Liên Xô bị lạc hậu so với các mẫu tương tự của thế giới về mức độ kỹ thuật của các hệ thống thiết bị, đặc biệt là trong lĩnh vực radar, điện tử và máy tính trên không. Tình hình đó đòi hỏi phải khẩn trương tiến hành hàng loạt các công tác nghiên cứu khoa học và thử nghiệm, thiết kế, trước tiên là về lĩnh vực chế tạo radar, hệ máy tính số, tổ hợp trao đổi thông tin, trường thông tin, điều khiển trong buồng lái và đồng bộ thiết bị vô tuyến điện tử máy bay (BREO).

  Hệ thống tổ hợp điều khiển vũ khí của cả hai loại tiêm kích Su-27 và MiG-29 được xây dựng theo nguyên tắc rất phức tạp và lần đầu tiên trên thế giới kết hợp hai kênh quan sát - ngắm bắn phối hợp bổ sung lẫn nhau (tổ hợp radar ngắm bắn và hệ thống ngắm quang - điện tử) với máy tính số độc lập, và cả hệ hiển thị chung (SEI), hệ điều khiển vũ khí (SUO), khối liên kết và chuyển mạch. Thiết bị ngắm chế tạo cho Su-27 có các đặc tính cao hơn so với MiG-29. Việc chế tạo tổ hợp radar ngắm bắn RLPK-27 cho Su-27 chủ yếu được giao cho Viện nghiên cứu chế tạo công cụ NIIP (thành phố Jiucopski) thuộc Liên hiệp khoa học - thiết kế (NKO) Phazotron. Việc chế tạo các hệ ngắm quang - điện tử OEPS-27 được giao cho Trung tâm thiết kế Geophisic.

[dongadoan]

  Một trong những yêu cầu trong quyết định của Chính phủ năm 1976 là phải trang bị cho Su-27 đài radar có tính năng phải vượt trội so với các tính năng đài radar AN/APG -63 của máy bay F-15A. Đài radar của Mỹ là loại radar xung doppler xử lý số hoàn toàn đầu tiên trên thế giới. Nó có anten khe với đường dẫn thủy lực, cho phép sục sạo không gian trong vùng ± 60⁰ theo phương vị và góc tầm. Sử dụng nhiều chế độ phát xạ cho phép đài radar phát hiện được mục tiêu với diện tích phản xạ hiệu dụng (EOP) 3m² trên nền mặt đất và trên hướng đối diện ở cự ly 80 - 100km (trong chế độ phát xạ gần liên tục với tần số lặp xung lớn) và ở các hướng bám đuổi ở cự ly 40-50 km (trong chế độ phát xạ gần liên tục với tần số lặp trung bình và nén xung trên cơ sở điều chế pha - mã), đồng thời cho phép bám cùng lúc 10 mục tiêu và chuyển sang bắt và bám một trong các mục tiêu đó, thực hiện chiếu xạ liên tục để dẫn tên lửa với đầu tự dẫn radar bán chủ động. Các nhà khoa học Liên Xô đã làm việc cật lực để cho ra đời đài radar trang bị cho Su-27 có tên gọi là "METR" đáp ứng các yêu cầu trên.

  Để bảo đảm sự vượt trội của METR so với APG-63, các nhà chế tạo đã quyết định trang bị cho nó anten khe - pha đặc biệt, thực hiện quét cơ khí trong mặt ngang và điều khiển điện tử tia trong mặt đứng. Như vậy, trong mặt phẳng phương vị nó làm việc như anten khe, còn trong mặt phẳng góc tầm làm việc như an ten mạng pha PHAR. Quét điện tử trong mặt đứng cho phép trong chế độ sục sạo với quét cơ khí trong mặt ngang gần như tức thời hướng tia quét vào mục tiêu đã được phát hiện trước. Điều này bảo đảm khi sục sạo anten sẽ bắt gặp mục tiêu nhiều hơn 2 - 3 lần so với quét cơ khí. Như vậy, giải quyết một cách căn bản vấn đề nâng cao độ chính xác dự báo vị trí tiếp theo của mục tiêu trong chế độ bám sát khi tiếp cận, và về phần mình, điều này lại cho phép ngắm bắn nhiều (ít nhất là hai) mục tiêu đồng thời với việc chiếu xạ chúng liên tục - rời rạc (điều này khi đó F-15 chưa thực hiện được do dùng radar chỉ có quét cơ khí và tên lửa với đầu tự dẫn bán chủ động).

  Trong khi đó, radar chế tạo cho MiG-29 Rubin sử dụng anten hai gương Kaseigren quét cơ khí truyền thống trong cả hai mặt phẳng, kết quả phân tích sơ bộ cả hai radar đã xác định được khả năng lắp lẫn của chúng trong một số khối chủ yếu. Điều này cho phép tiết kiệm lớn kinh phí và thời hạn chế tạo cũng như hạn chế các khó khăn sau này khi chế tạo loạt.

  Phải mất thời gian 2 năm rưỡi cho việc tạo nên sự đồng nhất của hai loại radar này và mức độ đồng nhất của cả hai hệ còn cao hơn dự định ban đầu. Năm 1982, do nhiều nguyên nhân anten khe của radar METR đã không thể sử dụng được và phải chuyển sang loại anten hai gương Kaseigren như loại dùng trên MiG-29 nhưng với các tính năng tốt hơn.
 
  Các hệ ngắm quang - điện tử OEPS-27 và OEPS-29 chế tạo cho hai máy bay Su-27 và MiG-29 đều tương tự về chức năng và cấu hình, khác nhau chủ yếu là các tính năng cao hơn của OEPS-27 về cự ly hoạt động và nó sử dụng thiết bị cảm biến dải rộng hơn. OEPS-27 dùng để tìm kiếm, phát hiện và bám sát mục tiêu trên không theo bức xạ hồng ngoại, xác định toạ độ đường ngắm khi phi công ngắm vào các mục tiêu nhìn thấy bằng mắt, đo cự ly và giải bài toán ngắm bắn vào mục tiêu trên không và mục tiêu mặt đất. Ban đầu thành phần của OEPS-27 dự kiến có đài định vị quang OLS-27 (gồm bộ định hướng quan sát - bám ảnh nhiệt và đo xa laser) và máy tính số chuyên dụng. Về sau thành phần OEPS-27 có thêm hệ chỉ thị mục tiêu trên mũ phi công.

  Đài OLS-27 dùng để tiến hành tìm kiếm độc lập mục tiêu trên không trong trường sục sạo kích thước 60⁰ theo phương vị và 12⁰ theo góc tầm, phát hiện mục tiêu tiêm kích trong điều kiện thời tiết đơn giản ở độ cao trung bình cự ly 50km, tự động bắt và bám sát mục tiêu đã phát hiện trong vùng 3x3 độ ở cự ly không nhỏ hơn 70% cự ly phát hiện, tự động bám sát mục tiêu trên không theo tốc độ góc đường ngắm tới 25%. OLS-27 dùng đo xa laser để đo chính xác cự ly tới mục tiêu với sự hỗ trợ của bộ định hướng cảm ứng nhiệt. Việc sục sạo trong không gian của OLS-27 thực hiện bằng quét lắc gương lắp trên hai mặt phẳng vuông góc nhau. Trong chế độ tự động bám, gương hoạt động đồng trục với thiết bị cảm ứng quang nhiệt và đo xa laser.

Đài OLS và buồng lái mẫu Su-27 (T10-10)

  Việc đưa vào trong SUB S-27 các thiết bị làm việc trong dải sóng quang học và hồng ngoại phải đảm bảo tăng cường khả năng bảo đảm độ bí mật phát hiện mục tiêu, tăng độ chính xác đo toạ độ góc và cự ly và cho phép thay thế lẫn nhau ở các chế độ chính của radar. Sau khi nhận được thông tin về các mục tiêu nằm trong trường sục sạo, phải tiến hành chọn mục tiêu để tấn công, bắt và bám sát cùng với việc đưa toạ độ vào đầu tự dẫn của tên lửa. Trong quá trình tác chiến, OEPS-27 phải liên tục cung cấp các thông tin cần thiết để điều khiển máy bay và phóng tên lửa.

[dongadoan]

  Các yêu cầu chủ yếu với các tên lửa tương lai, chế tạo cho máy bay tiêm kích thế hệ bốn được xác định vào năm 1973, việc thiết kế toàn diện chúng được quyết định bằng Chỉ thị của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Liên Xô và Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô vào năm 1974. Trong quan niệm về tên lửa không đối không mới, tên lửa phải có cấu tạo với kết cấu modul trên cơ sở một kết cấu đồng nhất và tương thích với các hệ thống dẫn khác nhau (với đầu tự dẫn vô tuyến bán chủ động, đầu tự dẫn hồng ngoại, đầu tự dẫn radar chủ động và bán chủ động) và hai phương án hệ thống động cơ: cơ sở (cự ly phóng 70-80km) và tăng cường động lực (cự ly phóng 120-130km). Tên lửa với động lực cơ sở (tên gọi ban đầu K-27A) có trọng lượng xuất phát 250kg dùng cho tiêm kích hạng nhẹ MiG-29, còn tên lửa năng lượng (K-27B) trọng lượng khoảng 350kg cho máy bay đa năng Su-27, tên lửa mới này cũng dự kiến sử dụng cho máy bay tiêm kích loạt MiG-23ML và Su-15TM. Về đặc tính, K-27 phải vượt trội so với tên lửa mới của Mỹ xuất hiện năm 1975 AIM-7E Sparow. Nhà máy Vưmpel được lựa chọn là nhà sản xuất chính.

  Tên lửa K-27 có sơ đồ kiểu "con vịt" với cánh lái lớn và góc mũi tên ngược theo mép trước. Các biến thể gồm: K-27R và K-27T với đầu tự dẫn vô tuyến bán chủ động, đầu tự dẫn hồng ngoại và loại thế năng K-27ER và K-27ET. Sự khác biệt căn bản của hệ thống dẫn điều khiển tên lửa với tất cả các loại đã có lúc đó của Liên Xô và nước ngoài là việc thực hiện trên đó chế độ điều khiển quán tính có hiệu chỉnh vô tuyến theo tín hiệu từ đài radar máy bay mang trong giai đoạn bay đầu của tên lửa, trước khi chuyển sang giai đoạn tự dẫn, nhờ đó tăng được đáng kể tầm phóng hiệu quả. Việc chế tạo tên lửa K-27 và K-27E cho phép các máy bay tiêm kích Liên Xô vượt trội hơn nhiều các máy bay kẻ thù tiềm tàng trang bị tên lửa có điều khiển AIM-7E Sparow (F-15 và F/A-18) ở chỗ: có kết cấu modul với đầu tự dẫn vô tuyến bán chủ động và đầu tự dẫn hồng ngoại cho phép rất linh hoạt về chiến thuật khi sử dụng vũ khí tuỳ theo điều kiện chiến đấu và gây khó khăn cho địch chọn phương tiện chống lại; tăng cự ly phóng do có hệ dẫn quán tính có hiệu chỉnh, tính modul cho phép dễ dàng cải tiến K-27 thành tên lửa có quỹ đạo bay tương đương tên lửa AIM-7E, còn tên lửa có thế năng cao K-27E vượt trội hơn so với AIM-7F về tốc độ và tầm bay. Trong các năm 1984-1987, họ tên lửa có ký hiệu R-27R, R-27T, R-27ER và R-27ET, đã được đưa vào trang bị.

  Việc chế tạo tên lửa tầm gần và tên lửa không chiến gần với cự ly phóng 12-20 km được tiến hành từ năm 1973 do hai nhà máy Vưmpel và Mônhia thực hiện. Tên lửa K-14 được thiết kế đầu tiên, là cải tiến của tên lửa K-13M và K-13M1 theo hướng trang bị đầu tự dẫn hồng ngoại mọi hướng Raduga và nâng cao tính chịu quá tải, loại tên lửa nhỏ cơ động cao không cánh cận chiến K-73 với đầu tự dẫn hồng ngoại cũng như K-60 được phát triển từ quan điểm tên lửa không chiến gần nhẹ (trọng lượng 45kg). Đến giữa những năm 1970, việc nghiên cứu chiến thuật đánh gần, cơ động của tiêm kích và phân tích kinh nghiệm thế giới về chế tạo tên lửa tầm gần và tên lửa không chiến gần chứng tỏ rằng, tên lửa tương lai của không chiến đánh gần cơ động cao nhất thiết phải có đầu tự dẫn mọi hướng. Nhà máy Mônhia được giao nhiệm vụ hoàn thiện dự án K-73 để lắp đầu tự dẫn kiểu này, còn loại đầu tự dẫn hồng ngoại góc rộng Maiak do nhà máy Arsenal - Kiev chế tạo. Kích thước và trọng lượng lớn của đầu tự dẫn hồng ngoại mọi hướng dẫn đến tăng kích thước tên lửa, khi vẫn giữ nguyên sơ đồ không cánh với điều khiển bằng luồng khí động. Nhưng vào năm 1976, dự án tên lửa K-73 đã phải xem xét lại tận gốc: bởi hàng loạt khiếm khuyết, trước tiên là không đủ tính cơ động và thời gian bay có điều khiển quá ngắn. Do vậy, các nhà thiết kế đã quyết định quay lại sơ đồ truyền thống dùng cánh, còn điều khiển là kết hợp khí động học, kết quả là trọng lượng tên lửa tăng đến 105 kg.

  Như vậy, phải qua ba giai đoạn chế tạo, tên lửa K-73 mới trở thành loại tên lửa đầu tiên không chiến đánh gần cơ động cao, thay thế cho tên lửa không chiến gần loại R-60 và tên lửa tầm gần loại R-13M. Tên lửa R-73 được đưa vào trang bị năm 1985, nhưng cho đến nay vẫn không có loại tên lửa tầm gần tương tự về tính cơ động và hiệu quả chiến đấu.
 

Tên lửa R-73 (AA-11 Archer)

  Về tên lửa tầm gần K-14, được phát triển đồng thời với K-73, các tính năng và đặc tính kỹ, chiến thuật của nó giống như K-73 cả về kích thước và trọng lượng. Ưu điểm cơ bản của K-14 là có cấu tạo đơn giản hơn (điều khiển bằng khí động) và để tăng miền phân bố quá tải sử dụng một hệ thống đặc biệt, gọi là cánh lái con quay gió và có nhiều điểm kế thừa của các tên lửa tầm gần sản xuất loạt R-3S, R-13M và R-13M1, điều đó cho phép giảm tối thiểu chi phí cải tạo máy bay mang MiG-21, MiG-23, MiG-27, Iak-28P, Su-22...

  Pháo tự động hai nòng AO-17A (9A623), do Xí nghiệp Tula thiết kế theo sơ đồ pháo GSha-23 dùng đạn AO-18 cỡ 30mm, có tốc độ bắn 3000 phát/phút, sơ tốc 850m/s và trọng lượng khoảng 100kg. Năm 1977, AO-17A đã được nghiệm thu quốc gia nhưng sau này bị từ chối sử dụng trên Su-27 và MiG-29. Năm 1976, KBP đã đề xuất chế tạo pháo nhẹ hơn 2 lần (trọng lượng 50kg) một nòng TKB-687 (9A4071) cũng dùng đạn AO-18 30 mm với tốc độ bắn 1500-1800 phát/phút và sơ tốc 850-900m/s. Trong năm tiếp đã chế tạo mẫu pháo, còn vào năm 1983, khẩu pháo này với ký hiệu GSha-301 đã được chấp nhận trang bị cho Su-27 và MiG-29 (pháo AO-17A (GSha-30) đã quyết định lắp lên máy bay cường kích Su-25 và trực thăng yểm trợ mặt đất Mi-24P, đưa vào trang bị từ năm 1982).

[dongadoan]

Những chuyến bay thử đầu tiên

  Vào giữa những năm 1970, việc thiết kế máy bay Su-27 cơ bản đã được hoàn thành. Năm 1975 bắt đầu cung cấp các bản vẽ và nhà máy Kulon nhanh chóng bước vào chế tạo những mẫu máy bay thử nghiệm đầu tiên.
 
  Công việc lắp ráp mẫu thử nghiệm đầu tiên Su-27-máy bay T10-1 được hoàn thành vào đầu năm 1977 và được chuyển tới trung tâm bay thử của OKB tại sân bay LII thị trấn Jiucôpski. Như trên đã nói, việc chế tạo động cơ turbine phản lực hai luồng thế hệ mới AL-31F tới thời điểm này chưa hoàn thành, do đó các máy bay T10 đầu tiên được thiết kế dùng động cơ AL-21F-3AI, là biến thể của động cơ AL-21F-3, được sử dụng rộng rãi trên các loại máy bay khác của hãng (Su-17M, Su-17M2, Su-17M3, Su-17UM, Su-20, Su-24). Do việc sử dụng động cơ AL-21F-3AI nên trên các máy bay T10 đầu tiên đã thiết kế các thùng động lực chuyên dụng, kể cả miệng hút khí, phần giữa và buồng động cơ.

  Lắp động cơ AL-21F-3, dù lực đẩy có kém hơn, không kinh tế và nặng hơn so với động cơ AL-31F, nhưng chúng đã được làm chủ về chế tạo và sử dụng và cho phép bắt đầu thử nghiệm Su-27 ngay từ năm 1977, trong khi chiếc động cơ AL-31F chuẩn đầu tiên có thể làm việc được là vào năm 1978-1979. Trên các máy bay với động cơ AL-21F-3 có thể thử nghiệm trong điều kiện bay thực tế khí động lực học theo sơ đồ kết cấu mới, xác định các đặc tính chủ yếu về độ bền và tính điều khiển, một số số liệu bay đã được dùng để hoàn thiện các hệ thống thiết bị và vũ khí mới. Như vậy, không đợi có các động cơ chuẩn đầu tiên để bay đã tiến hành được rất nhiều công việc thử nghiệm và đẩy nhanh tiến độ đưa máy bay vào trang bị.

  Lần bay đầu tiên do Thiếu tướng không quân Vladimir Sergeevic Iliusin (Anh hùng Liên Xô, Phi công thử nghiệm Công huân Liên Xô) thực hiện. Sau khi thực hiện các công việc kiểm tra dưới đất cần thiết và thực hiện chạy đà tốc độ, được Hội đồng phương pháp cho phép bay, ngày 20.5.1977, V.S.Iliusin đã đưa chiếc T10-1 bay vào bầu trời. Lần bay đầu tiên của T10-1 có số hiệu N^o 10 đã thành công. Trong thời gian 8 tháng đầu tiên thử nghiệm T10-1 đã thực hiện 38 lượt bay. Sau đó chiếc máy bay này còn được dùng để xác định tính ổn định và hoàn thiện hệ điều khiển máy bay tiêm kích mới. Hệ thống vũ khí không được lắp lên nó. Năm 1985, khi mọi nhiệm vụ đặt ra cho T10-1 đã hoàn thành, máy bay đã được chuyển cho Viện bảo tàng không quân tại Monino ngoại ô Mat-xcơ-va.

T10-1 tại bảo tàng

[dongadoan]

  Năm 1978, tại nhà máy Sukhoi đã chế tạo chiếc máy bay thử nghiệm thứ hai (T10-2). Thử nghiệm bay chiếc này là Phi công thử nghiệm của OKB Soloviev, kỹ sư trưởng là Mark Belenski. Rất tiếc là chiếc này bay không được lâu: ngày 7.7.1978 nó bị tai nạn, phi công E.S. Soloviev đã hy sinh. Nguyên nhân tai nạn được xác định do sự phá huỷ máy bay trong không gian khi đưa nó vào trạng thái không định trước với quá tải lớn hơn giới hạn cực đại cho phép. Theo nhiệm vụ được giao, phi công thực hành thử nghiệm theo sự chọn trước tỷ số truyền tối ưu của hệ điều khiển máy bay. Việc nghiên cứu tương tự đã được phi công V.S.Iliusin thực hiện trên chiếc T10-1 nhưng ở độ cao lớn và trung bình. Phi công Solioviev phải thực hiện bước tiếp theo để thu được đặc tính điều khiển trên độ cao 1.000m với tốc độ 1.000km/h.

  Sau khi thực hiện hai lần "hạ cánh" từ độ cao 11 và 5 km để đánh giá hệ điều khiển bay từ xa SDU không có vấn đề gì, Solioviev thực hiện giảm độ cao bay xuống 1000m. Và khi đó, phản ứng của máy bay khi kéo cần lái "về mình" là không tính trước được. Quá tải vượt quá lớn so với giá trị dự báo. Bằng cách đẩy cần lái ngược lại "rời mình" phi công cố gắng kéo bằng máy bay, nhưng khi đó tạo ra quá tải âm 8 đơn vị. Lại kéo cần lại một lần nữa - khi này quá tải vượt quá giá trị phá huỷ. Những phân tích sau tai nạn đã chứng tỏ rằng, khi đó T10-2 rơi vào vùng chế độ (khi đó chưa được khảo sát) cộng hưởng với "kéo dãn máy bay" theo kênh dọc với biên độ tăng dần. Tình huống tai nạn xảy ra rất nhanh, ngay cả phi công lão luyện, Phi công thử nghiệm Công huân Anh hùng Liên Xô E.S. Soloviev, người đã đưa không phải một loại máy bay Su vào bầu trời, cũng không kịp sử dụng các phương tiện cấp cứu. Phân tích tình huống tai nạn cho phép xác định chính xác nguyên nhân thảm hoạ và đưa ra các thay đổi cần thiết khi căn chỉnh hệ thống điều khiển từ xa.

  Cũng trong năm 1978, tại Nhà máy hàng không mang tên IU.A. Gagarin tại Komsomol-na-Amua cũng chuẩn bị xuất xưởng loạt 5 máy bay thử nghiệm với động cơ AL-21F-3AI, dự định sử dụng làm các phòng thí nghiệm bay để hoàn thiện hệ thống thiết bị vô tuyến điện tử trên boong trước khi ổn định xuất xưởng các máy bay với động cơ AL-31F. Đồng thời, cũng tại đây đã tiến hành chế tạo hai mẫu T-10 thử nghiệm với lần đầu được lắp động cơ AL-31F. Hai mẫu này ký hiệu là T10-3 và T10-4. Khác với các mẫu khác, chúng được lắp động cơ AL-31FH (với các hộp thiết bị động cơ và máy bay lắp phía dưới). Về kết cấu T10-3 và T10-4 hoàn toàn giống như máy bay thử nghiệm đầu tiên T10-1, chỉ khác về thiết bị động lực và cấu tạo thùng động cơ. Việc lắp ráp cuối cùng và trang bị bổ sung được thực hiện ở nhà máy mang tên P.O.Sukhoi tại Mát-xcơ-va và vào tháng 3.1979, việc lắp ráp chiếc T10-3 đã hoàn thành và máy bay được chuyển đến trạm thử nghiệm bay của OKB tại thị trấn Jiucopski.

  Ngày 23.8.1979, V.S.Iliusin đã thực hiện thành công lần bay đầu tiên của chiếc T10-3. Sau một tháng, chiếc T10-4 (số hiệu loạt No 01-02) cũng được đưa vào thử nghiệm, cùng với đài ra-đa METR (theo phương án đầu dùng anten khe). Chuyến bay đầu của T10-4 thực hiện ngày 31.10.1979. Cả hai máy bay lúc đầu được sử dụng để hoàn thiện bay các động cơ mới. Sau đó T10-3 được hoàn thiện để nghiên cứu tại Trung tâm học tập - huấn luyện "Nhitka" nhằm chế tạo biến thể Su-27 trên tàu, còn T10-4 dùng để thử nghiệm đài radar. Các đặc tính bay - kỹ thuật chủ yếu, như tốc độ tối đa, tầm bay, trên hai máy bay này cũng như trên các T-10 đầu tiên đã không được tiến hành.

Phi công thử nghiệm V.S.Iliusin

  Cần nhấn mạnh là, các động cơ AL-31FH lắp trên T10-3 và T10-4 khác với loạt động cơ sau này lắp lên máy bay tiêm kích loạt Su-27 ở sự bố trí các hộp máy động cơ và máy bay phía dưới. Sơ đồ như vậy có nhiều ưu điểm khi sử dụng: máy phát điện và máy thuỷ lực nằm phía dưới động cơ, thuận tiện và đơn giản hơn khi bảo dưỡng tại mặt đất, hơn nữa bố trí như vậy sẽ an toàn chống cháy hơn, nếu chảy dầu máy ngẫu nhiên, nó sẽ không rơi vào các chi tiết bị đốt nóng của động cơ. Nhưng có một hạn chế là, máy phát điện và máy thủy lực nằm phía dưới sẽ làm tăng mặt cắt ngang thùng động cơ, dẫn đến tăng lực cản trực diện. Sau này, khi xem xét kết cấu khí động, các hộp máy trên động cơ đã được chuyển lên phía trên.

[dongadoan]

Những khó khăn trong sản xuất

  Đến cuối năm 1979, tham gia chương trình thử nghiệm Su-27 có ba máy bay thử nghiệm (T10-1, T10-3 và T10-4). Đối với loạt thử nghiệm đầu tiên, dường như mọi chuyện đều suôn sẻ theo đúng kế hoạch vạch trước và sau vài năm tiêm kích mới sẽ được đưa vào trang bị. Nhưng sự phản đối việc đưa vào sản xuất loạt máy bay lúc đó lại rất kiên quyết, thậm chí của ngay cả những người chế tạo ra nó, trong đó có Tổng Công trình sư M.P.Simonov.

  Như trên đã nêu, do không thể chế tạo các cánh turbin không cần làm lạnh của động cơ, các cánh bằng thép của động cơ phải làm lạnh bằng cách trích khí từ máy nén, làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu riêng trong chế độ đường dài lên 5% và giảm đặc tính đẩy của động cơ khi bay ở tốc độ lớn trên cao và gần mặt đất (lực đẩy trên giàn thử vẫn giữ ở mức cho trước 12.500N). Thứ hai, các nhà chế tạo thiết bị vô tuyến điện tử "không thể đáp ứng" các tham số về trọng lượng và kích thước do đầu bài nêu ra cho các hệ thống tương ứng. Tổng tăng trọng của các thiết bị lên gần vài trăm kilôgam, điều đó kéo theo máy bay nặng hơn, nhưng cái chính: làm dịch trọng tâm của nó về phía trước, T-10 trở thành ổn định tĩnh theo kênh dọc. Kết quả là mất đi tính ưu điểm chủ yếu của kết cấu bất ổn tĩnh theo thiết kế: không còn tổn hao để cân bằng. Để cân bằng máy bay, cần phải lệch mũi cánh ổn định xuống dưới, như vậy sẽ làm giảm bớt lực nâng của cánh và đương nhiên tính chất mang của máy bay giảm xuống. Các giới hạn về trọng lượng bị vượt quá, y như với các nhà chế tạo tên lửa.

  Các tính toán chính xác đặc tính chiến-kỹ thuật máy bay Su-27 với các tình thế trên chỉ rõ: tầm bay cực đại của tiêm kích với nạp đầy nhiên liệu không vượt quá 3000 km, tốc độ bay cực đại khoảng 2.230 km/h, tốc độ bay gần mặt đất: 1350 km/h, nghĩa là theo ba chỉ tiêu chính này Su-27 kém khoảng 10-20% các yêu cầu đặt ra về tính năng kỹ-chiến thuật. Điều đó cũng có nghĩa là, Su-27 không thể có được ưu thế vượt trội so với F-15 của Mỹ.

  Xem xét lại tận gốc rễ đề án Su-27 cho thấy, để bảo đảm tầm và tốc độ bay cần phải giảm đáng kể lực cản khí động máy bay. Nâng tầm bay có thể thực hiện cả bằng việc tăng lượng dầu trong thân, chỉ cần tìm chỗ để có thể "đổ thêm" vào. Để tăng đặc tính máy bay tại góc tấn và góc trượt lớn đề xuất sử dụng cơ cấu ốp trước cánh và thay đổi vị trí đặt đuôi đứng. Như vậy, việc hoàn thiện cơ bản phải thực hiện với cả các chi tiết chính kết cấu máy bay như hình dạng và diện tích cánh, cấu hình tiết diện ngang phần đầu thân, phần giữa thân và các thùng động cơ, bố trí đuôi.

  Tại OKB, sự cần thiết phải làm lại thiết kế được coi là không tránh khỏi, nhưng lãnh đạo Bộ Công nghiệp hàng không lại có ý kiến khác. Bộ trưởng V.A.Kazacov cho rằng, có thể hoàn thiện từng phần kết cấu được chọn của chiếc tiêm kích bằng cách thay đổi không lớn kết cấu, tăng dự trữ nhiên liệu... Nhiều đại diện bên đặt hàng cũng ủng hộ quan điểm này bởi chi phí quá lớn mà việc dừng sản xuất loạt trên dây chuyền nhà máy Komsomol-na-Amua để chuyển sang sản xuất mẫu mới sẽ dẫn đến không chỉ cần chi phí mới mà còn kéo dài thời gian đưa máy bay vào trang bị.

  Nhưng các chuyên gia OKB kiên trì với quan điểm cần thiết phải làm lại cơ bản thiết kế, hơn nữa, ngay từ năm 1976-1977 phòng dự án đã xây dựng và sau hai năm thử nghiệm trong ống thổi khí động kết cấu mới của chiếc tiêm kích, loại trừ được các nhược điểm của mẫu cũ. Trước sự kiên quyết của Tổng Công trình sư M.P.Simonov, ban lãnh đạo đồng ý mạo hiểm và cho thực hiện sự thay đổi cơ bản kết cấu chiếc máy bay đã chuyển sang thử nghiệm. Tổng công trình sư E.A. Ivanov và Phó của ông O.S. Samolovic đã đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc này, các ông đã nhận trách nhiệm thiết kế lại. Thứ trưởng I.S. Silaiev (từ năm 1981-1985 là Bộ trưởng Bộ Công nghiệp hàng không Liên Xô) cũng ủng hộ mạnh mẽ vấn đề này.

  Bản thân M.P.Simonov đã nhớ lại chuyện này: "Chúng tôi nhận nhiệm vụ chế tạo máy bay, vượt trội về hiệu quả chiến đấu so với các loại tiêm kích khác có trong trang bị của không quân thời đó - máy bay giành ưu thế trên không. Để đạt được mục đích đó cần phải thiết kế lại máy bay. Cần có sự cho phép của MAP. Chúng tôi đã đề xuất với Ivan Stepanovic Silaiev, khi đó còn là thứ trưởng. Chúng tôi đã nói với ông: "thiết kế của chúng tôi tất cả đều trên cơ sở tính toán và mô hình toán bán tự nhiên". Silaiev đã dũng cảm ủng hộ chúng tôi, Ông chỉ hỏi tôi: "Anh có tin là không còn cách nào khác không?" Tôi trả lời: "tất nhiên, tôi tin, nhưng có thể làm khác: xuất xưởng loạt hàng trăm, hàng ngàn máy bay trung bình, và nếu chiến tranh không xảy ra, sự kém cỏi của chúng sẽ không ai biết. Nhưng chúng tôi làm việc điên rồ để vũ khí của chúng ta phải trở thành cao cấp nhất, và vì vậy không còn con đường nào khác".

  Thời gian đã chứng tỏ, quyết định khó khăn đó là duy nhất đúng đắn, và cuối cùng đã chế tạo ra chiếc tiêm kích, mà cho đến ngày nay, đã trải qua gần hai thập niên vẫn được coi là tốt nhất thế giới. Bằng việc xuất xưởng chiếc Su-27, Nhà máy mang tên P.O.Sukhôi đã khẳng định danh tiếng của mình trên thế giới là thủ lĩnh chế tạo máy bay, trung thành với các truyền thống nhiều năm của OKB không đưa vào trang bị các máy bay yếu kém.

[dongadoan]

Từ T-10 đến T-10S

  Năm 1979, phương án tiêm kích với kết cấu mới được triển khai tại OKB với tên gọi T-10S. Các nghiên cứu tập trung vào các giải pháp khắc phục các nhược điểm của T-10 "phiên bản đầu tiên" và bảo đảm các đặc tính cho trước về tính năng kỹ-chiến thuật được xác định từ ban đầu.

  Theo kết cấu mới, T-10S có cánh với cạnh trước thẳng và có độ cong giảm hơn, đầu cánh hình mũi tên trên các thanh chịu lực dọc của nó lắp các bệ phóng tên lửa "không đối không". Kết cấu cánh này tạo ưu thế không phải sử dụng các thanh phụ tải chống búa đàn (flatter) như trên T-10 và tăng các điểm treo của máy bay từ 8 lên 10. Tại điểm treo ở mút cuối cánh là thùng thiết bị nhiễu vô tuyến. Diện tích cánh tăng từ 59,4 lên 62m², cánh tà và cánh liệng được điều khiển bằng một cơ cấu chung.

  Để giảm lực cản khí động, độ uốn cong của phần thân đầu máy bay được thay đổi, sử dụng nắp buồng lái mới. Tiết diện phần đầu thân tại vùng thùng dầu thứ nhất được tăng lên, còn tại vùng giữa thân thì ngược lại. Kết cấu phần giữa đuôi cũng thay đổi, được lắp đoạn cuối hình trụ, nối kế tiếp phần cuối của thùng nhiên liệu sau, cho phép tăng lượng dầu bên trong chiếc tiêm kích lên 9,4 tấn. Trong khi vẫn giữ nguyên kết cấu chung miệng hút và đường dẫn khí, trên máy bay mới đã đưa vào hệ thống bảo vệ động cơ khỏi vật ngoại lai bằng các lưới cản thả trong kênh tiếp khí, đồng thời trên mặt dưới miệng hút khí có lắp thêm tấm chặn.

  Để bảo đảm ổn định theo hướng bay dọc và ngang, cơ cấu điều khiển dọc, ngang và theo hướng bay tại các góc tấn lớn với kết cấu đuôi đứng đã được hoàn thiện, thay đổi đáng kể. Hai đuôi đứng được lắp bên trên các thanh dọc chịu lực chạy bên sườn thùng động cơ được điều chỉnh ra xa hơn nên tăng được đáng kể độ ổn định khi bay với góc tấn và góc trượt lớn. Đồng thời, T10-S cũng được lắp thêm các tấm cắt khí dọc (đuôi giả) làm tăng đặc tính chống rơi vào vòng xoáy; hình dáng của cánh đuôi ngang cũng được thay đổi cùng với việc chuyển dịch vị trí của đuôi đứng cố định.

  Càng máy bay cũng thay đổi: càng chính có trục xoay "xiên" cho phép đơn giản hoá thu càng vào thân giữa máy bay. Để tránh các vật lạ chui vào miệng hút khí động cơ do càng trước hất lên trong khi cất hạ cánh hoặc khi trời mưa, càng trước được dịch về phía sau hơn 3m (thu về phía trước theo hướng bay). Theo kết cấu này, tải lên càng trước rất lớn và người ta đã làm tăng khả năng chịu lực của nó lên. Việc giảm cơ sở càng cho phép máy bay có khả năng cơ động rất tốt dưới đất.

  Về tổng thể, thực hiện hàng loạt các cải tiến về kết cấu chiếc tiêm kích, cho phép giảm phần giữa thân máy bay xuống 15%, nhờ đó lực cản khí động khi bay với tốc độ cận âm và siêu âm giảm xuống 18-20%. Việc giảm độ uốn cong profil cánh và mặt ôm ngoài thân mang cho phép giảm đáng kể lực cản không khí. Cùng với tăng tính chất mang của khung thân, bảo đảm các đặc tính cao về ổn định ngang và theo hướng bay, về tính điều khiển trong cả ba kênh đã cho phép chiếc tiêm kích có các chỉ số tuyệt vời về tính cơ động, đặc biệt khi góc tấn lớn và có được tầm bay cho trước.