Конструкторы авиационных пусковых установок ракетного вооружения самолетов
К 40-летию специализированного отдела по проектированию пусковых установок в ОАО "ГосМКБ "Вымпел" им. И.И. Торопова"
История создания авиационного ракетного вооружения ведет свой отсчет еще с предвоенных лет, когда были сконструированы первые ракеты РС-82 и РС-132. Но пик пришелся на конец 50-х-начало 60-х гг., когда в стране началось бурное развитие реактивной авиации. В связи с этим начался переход на оснащение новым видом вооружения - управляемыми ракетами. А это, в свою очередь, потребовало создания принципиально новых авиационных пусковых установок. Более 40 лет этой проблемой занимается научный коллектив, созданный главным конструктором А.Л. Ляпиным. Отдел проектирования пусковых установок, многие годы возглавляемый талантливым ученым В.В. Ватолиным, готов приступить к их разработке и для самолетов 5-го поколения.
Авиационный боевой комплекс (АБК) - это летательный аппарат (ЛА) (самолет или вертолет), оснащенный авиационным вооружением, бортовыми системами, средствами обслуживания и эксплуатации, а также системами обеспечения выполнения боевых задач.
Основу комплекса авиационного вооружения (КАВ) ЛА составляет авиационное оружие и его установки, а также прицельная система, система управления авиационным вооружением и соответствующие средства технического обслуживания и эксплуатации.
Основным видом вооружения современного ЛА являются управляемые ракеты класса "воздух-воздух" и "воздух-поверхность".
Для обеспечения работы управляемых ракет применяются авиационные пусковые установки, которые являются частью авиационного оружия и предназначены для транспортировки и безопасного отделения ракет от ЛА.
О создателях авиационных ракет в настоящее время имеется достаточно много публикаций, и в первую очередь о первопроходцах этого направления - известных авиаконструкторах М.Р. Бисновате, А.Я. Березняке, В.Н. Бугайском, И.С. Селезневе, И.И. Торопове, А.Л. Ляпине.
Конечно, за этими именами стояли целые коллективы, но идеологами и организаторами были эти люди. А вот о создателях пусковых установок для ракет до сих пор мало что известно. Очевидно, это связано с тем, что ракете уделялся приоритет, а пусковой установке была отведена второстепенная роль.
Авиационные пусковые установки, естественно, создавались параллельно с созданием ракет.
В предвоенные годы, когда у нас в стране появились первые авиационные ракеты РС-82 и РС-132, были созданы и первые пусковые установки. У истоков этих пусковых установок стоял талантливый ученый-конструктор Ю.А. Победоносцев.
Период 50-60-х гг. ХХ века характерен началом бурного развития реактивной истребительной и бомбардировочной авиации. Конструкторам пришлось столкнуться с новыми специфическими условиями эксплуатации и применения систем вооружения, связанными с резким увеличением высоты и скорости полета самолетов.
Все эти факторы повлияли на решение о переходе на новый вид вооружения самолетов - управляемые ракеты.
Экспериментальные исследования в области проектирования и создания управляемых ракет класса "воздух-воздух" начались в 1954 году. Тогда конструкторское бюро им. И.И. Торопова получило задание на проведение работ по созданию ракеты К-7 для перспективного скоростного перехватчика Т-3 П.О. Сухого.
Первой ракетой класса "воздух-воздух", принятой на вооружение самолетов, стала ракета К-13 и пусковое устройство для нее АПУ-13. История ее создания достаточно интересна. Осенью 1958 года во время китайско-тайваньского конфликта была обнаружена новейшая американская управляемая ракета класса "воздух-воздух" малой дальности "Сайдуиндер". Решением Президиума ЦК КПСС от 13 ноября 1958 года для изучения фрагментов ракеты в КНР была направлена группа специалистов (31 человек из 17 организаций) во главе с И.И.Тороповым. В конце ноября вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР об изготовлении аналогов ракеты. Работа была завершена менее чем за год. Уже 21 октября 1959 года был выполнен первый пробный пуск ракеты К-13, а 1 декабря - боевой пуск по радиоуправляемой мишени МиГ-15. Серийное производство ракеты под обозначением Р-3С и пускового устройства АПУ-13 было организовано в 1960 году. Они входили в КАВ истребителей МиГ-19П, МиГ-21, МиГ-23, Су-20, Як-28П.
Все работы по созданию управляемых ракет класса "воздух-воздух" в этот период были сосредоточены в двух КБ, возглавляемых главными конструкторами И.И. Тороповым и М.Р. Бисноватом.
В 1961 году конструкторское бюро (ныне это ОАО "Гос МКБ "Вымпел" им. И.И. Торопова") возглавил главный конструктор Андрей Леонидович Ляпин. Под его руководством продолжались работы над разработкой семейства ракет класса "воздух-воздух" для создаваемых в тот период самолетов.
Позднее ракетами класса "воздух-поверхность" стали заниматься КБ "Радуга" (руководители - А.Я. Березняк, 1957-1974 и И.С. Селезнев) и КПКО "Стрела" (руководитель - В.Н. Бугайский, 1973-1983 гг.).
Одновременно с разработкой ракет было организовано проектирование пусковых установок. В то время основная доктрина в отношении пусковых установок основывалась на том, что пусковые установки как принадлежность самолета, должны проектироваться и производиться в самолетных КБ.
Следуя этой доктрине, первые пусковые установки для ракет КБ М.Р. Бисновата и В.Н. Бугайского были разработаны в отделе вооружения "Миг".
Однако вскоре доктрина изменилась. Главные конструкторы авиационных ракет А.Л. Ляпин и М.Р. Бисноват (МКБ "Молния", 1948-1977 гг.) стали проводить линию по созданию ракеты и ПУ как единого комплекса и поэтому считали, что ПУ должны проектироваться в ракетном КБ.
В этом вопросе такую же позицию заняло руководство МАП, которое считало, что в системе авиационной промышленности необходимо создать специализированное подразделение, в котором должны быть сосредоточены все работы по разработке пусковых установок. Эту идею поддержал главный конструктор "Вымпела" А.Л. Ляпин и в мае 1968 года в составе своего КБ организовал специализированный отдел, руководство которым поручил 36-летнему к.т.н. В.В. Ватолину. Основу отдела составили работники, занимавшиеся ранее разработкой установок для бомбардировочного вооружения (И.А. Лачинов, В.П. Богданов, Б.Г. Ягодин).
Период организационных изменений в МАП совпал с моей работой в заказывающем управлении МО, поэтому ряд работ, связанных с созданием ПУ в нашей стране, проходил под моим непосредственным контролем и при техническом участии в их создании.
В мае этого года исполняется 40 лет отделу проектирования пусковых установок на "Вымпеле", и мне, как непосредственному участнику этих событий, хотелось бы поделиться основными, наиболее интересными событиями этого периода развития авиационного ракетного вооружения самолетов.
Вновь организованный отдел смело взялся за решение поставленных задач по созданию авиационных пусковых установок (АПУ) для ракет Р-3С, Р-13МТ, Р-23, Р-24, которые под руководством А.Л. Ляпина разрабатывались в это время на предприятии.
Одновременно отдел рос как количественно, так и качественно. С появлением талантливых конструкторов и ученых перед новым отделом была поставлена задача доводки ранее спроектированных пусковых установок АПУ-23-11, АКУ-23Ф для самолета МиГ-23-11. Однако вскоре этот самолет был закрыт в разработке, поэтому пусковые установки были также сняты с производства.
Новый отдел собственными силами спроектировал и запустил в серийное производство АПУ-13МТ, АПУ-13БС и АПУ-23М. Это были более современные изделия, и их можно считать первой победой отдела.
Следует отметить: к этому времени разрабатывались лишь рельсовые пусковые установки. Однако вскоре возникла потребность в новом типе старта - катапультном. Скоро в МАП стали считать отдел "Вымпела" базовым в министерстве и поэтому в 1973 году решили поручить "Вымпелу" разработку унифицированного АКУ для ракет родственных КБ: "Радуги", "Молнии" и "Стрелы".
Конечно, создание этого устройства шло не очень гладко.
АКУ должны были размещаться на внешних подвесках самолета, поэтому его разработчиками поставлено условие: высота АКУ должна быть 200-220 мм без всяких выступающих частей. Как надо было делать такое АКУ - идеи не было, однако скоро она появилась. Вместо перпендикулярных толкателей были предложены горизонтальные - в виде двух рычагов, связанных между собой синхронизирующей тягой. Вся эта система приводилась в движение пневматическим приводом.
Идея всем понравилась, и ведущим конструкторам В.П. Богданову, Б.Н. Быкову, Б.Г. Ягодину, Л.С. Очкову было поручено начать ее реализацию. Скоро вырисовалась конструкция этого изделия.
Был защищен технический проект, согласованный с заказчиком, были изготовлены опытные образцы и проведены первые испытания. В.В. Ватолин вспоминает: "Результаты первых испытаний запомнились мне на всю жизнь. Когда я пришел в лабораторию и увидел кучу исковеркованного металла, я был повергнут в шок, такой картины еще ни разу не видел.
К вечеру я уже нашел причину поломки АКУ и метод ее устранения. Продумав все аспекты проблемы, утром созвал всех нужных работников отдела и изложил все свои соображения, что надо сделать.
Доработанный образец сразу же заработал как надо, и мы отпраздновали победу. Дальше дела пошли успешно, и скоро мы смогли представить на летные испытания АКУ, которому присвоили индекс АКУ-58-1 (первая модификация)".
Это изделие из-за проведенных доработок оставалось еще несовершенным, но поскольку оно работало и выполняло свои функции, то в 1975 году было принято на вооружение в составе самолета Су-17 и запущено в серийное производство на Иркутском авиазаводе.
Далее было принято решение применять АКУ-58-1 на скоростных самолетах МиГ-31 и Су-24М. Но АКУ-58-1 не могло быть использовано на этих самолетах, так как у него корпус из алюминиевых сплавов, и повышенных температур он не выдержит. Поэтому решили спроектировать изделие под новые требования. Была сохранена принципиальная схема АКУ, заменен только корпус на сварной стальной.
Разработка АКУ-58 в период 1970-1978 гг. считалась приоритетной в МАП и ВВС, так как надо было самолеты того времени - Су-27, Су-24М, МиГ-23, МиГ-27 - оснастить ракетами класса "воздух-поверхность" типа Х-58, Х-59, Х-31.
Преодолев все технические трудности и пройдя весь путь испытаний, АКУ-58 в 1978 году было принято на вооружение в первую очередь на самолете Су-24 и запущено в серийное производство на Новосибирском авиационном заводе, и вот уже 30 лет оно успешно изготовляется и находится на вооружении наших ВВС.
В связи с проектом АКУ-58 мне хотелось бы привести оценку, которую дал не специалист, а экономист - академик РАН А.Г. Аганбегян.
Летом 1982 г. Новосибирский авиационный завод имени В.П.Чкалова отмечал свое 50-летие. На этом заводе изготовлялось АКУ-58, которое было предназначено для отделения тяжелых управляемых ракет (весом около 500 кг) от самолета Су-24М. В связи с праздником в одном из цехов была организована выставка изготавливаемой заводом продукции. АКУ-58 тоже было представлено на этой выставке, и представитель разрабатывающего КБ рассказал высокопоставленной делегации, которая обходила экспозицию, о сути изделия. Академик А.Г. Аганбегян заинтересовался и, отстав немного от общей делегации, попросил поподробнее ознакомить с его работой. Поняв назначение и работу АКУ-58, он высказался в том смысле, что АКУ-58 представляет собой пневматическую пушку, стреляющую ракетами. Учитывая, что он не "технарь", представитель КБ согласился с этим выводом.
Вечером на банкете в своем выступлении А.Г. Аганбегян после обычных поздравительных слов сказал, что на выставке продукции завода ему больше всего понравилась и удивила работа катапультного устройства для старта тяжелых ракет. Он много видел авиационных пушек, но пневматическая пушка, стреляющая тяжелыми ракетами, - это удивительное достижение авиационной науки и техники, и попросил передать слова благодарности создателям этого удивительного изделия. Приятно было слышать из уст уважаемого академика такую высокую оценку труда конструкторов.
Опыт работы над созданием АКУ-58 показал, что если АПУ можно было разрабатывать, опираясь только на опыт и интуицию ведущих конструкторов, то разработка АКУ требует серьезной научной базы. Поэтому руководитель отдела В.В. Ватолин, придавая этому вопросу большое значение, организовал в отделе научно-расчетную группу, которую возглавил талантливый ученый, выпускник МВТУ к.т.н. Р.А. Мирошник. К работе над созданием научных основ проектирования АКУ были привлечены ведущие научно-исследовательские институты: НИИАС, ЦАГИ, МАИ, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, МВТУ. Благодаря настойчивой работе руководителя отдела В.В. Ватолина к 80-м годам были разработаны научные основы проектирования пусковых установок, результаты которых В.В. Ватолин изложил в своей докторской диссертации, которую успешно защитил в 1983 г. в МАИ. С использованием научных методов дальнейшие разработки АКУ были более успешными, чем разработка АКУ-58.
Закончив рассказ о создании первого катапультного устройства АКУ-58, стоит рассказать о других АКУ, созданных на ГосМКБ "Вымпел".
После описанных мной работ подошел черед создания катапультного устройства для ракеты Р-33Э, размещенной на скоростном истребителе перехватчике МиГ-31. История создания этого изделия такова.
На фирме "Миг", в отделе вооружения, работал конструктор В.Д. Вострокнутов. Он придумал схему катапультного устройства для этого самолета. Основные идеи были следующие: кинематическая схема механизма катапультирования состояла из двух рычагов, переднего и заднего, соединенных подвижной балкой, на которой закреплялась ракета. В результате образовывался четырехзвенник, по диагонали которого располагался пиротехнический привод катапультирования ракеты.
Вторая идея состояла в отказе от силового корпуса АКУ - нагрузки от ракеты в транспортном и боевом положении должны были передаваться непосредственно на фюзеляж самолета. Эти идеи понравились генеральному конструктору Г.Е. Лозино-Лозинскому, и он их принял для разработки самолета.
Идея отказаться от силового корпуса была принята безоговорочно, однако принципиальная схема механизма АКУ вызывала сомнения. Так, в начальном положении механизма плечи приложения сил от толкателя были очень маленькими, и это приводило к большим силам, действующим на рычаги, что вызывало нестабильность параметров отделения ракеты в начальный период. К этой работе, кроме В.Д. Вострокнутова, были подключены два талантливых конструктора Г.М. Михайлов и В.А. Машков, которые сумели справиться с этой проблемой.
Изделие получило индекс АКУ-410, серийно до сих пор изготавливается на авиазаводе "Сокол" в Нижнем Новгороде и находится в эксплуатации на самолетах МиГ-31.
После этого изделия последовали пусковое и катапультное устройства для семейства ракет Р-27. АПУ было выполнено по отработанной схеме аналогично АПУ-23М, только корпус был выполнен из стали ВНС-2М.
При проектировании АКУ-470 конструкторы решили немного пофантазировать и принять принципиальную схему, в которую в качестве одного звена была включена ракета. Но, как говорится, "фокус не удался", и по ходу отработки пришлось ввести связь между рычагами для исключения из работы ракеты. Поскольку изделие уже было на этапе опытного образца, пришлось приспосабливаться к сделанной конструкции. Один конец синхронизирующей тяги закрепили к корпусу толкателя, внутри которого было высокое давление. По законам нормального проектирования это не рекомендуется, но другого выхода не было. И слава Богу, что эта тяга прижилась, и АКУ в таком виде до сих пор в эксплуатации.
Новинкой этого изделия является комбинированный пневматический привод со встроенным баллоном и электроклапаном, по размерам равный протехническому приводу АКУ-410.
Об одном интересном случае, связанном с АКУ-470, хотелось бы рассказать. На самолете Су-27 под мотогондолами фюзеляжа размещены АКУ-470 для подвески ракет. Конструкции этих АКУ выходят за контуры фюзеляжа. Недавно в Твери самолет Су-27 в аварийной ситуации совершил посадку на "брюхо", при этом по бетонной дорожке он скользил на подмотогондольных АКУ. АКУ-470 выдержало эту нештатную нагрузку и спасло как самолет, так и летчиков. Аналогичный случай лет 10-15 тому назад произошел на аэродроме в Кубинке. Как видите, конструкторы создали АКУ такой прочности, что они выдерживают нагрузку при нештатной посадке 40-тонного самолета.
Конструкторы могут гордиться, что в двух случаях спасли технику и летчиков.
Интересной и оригинальной была работа над АКУ, которое получило индекс АКУ-610. Проектирование было поручено ведущему конструктору В.А. Машкову. Спроектировано оно по оригинальной схеме, которую начали называть "ножницы". В.В. Ватолин вспоминал: "Идея этой схемы родилась, когда я на аэродроме увидел тележку для подъема багажа в самолет. Там был применен этот механизм. Приняв его за основу и добавив привод принудительного отделения ракеты, получил новое катапультное устройство.
Правильно говорят, что новое - это хорошо забытое старое. И, когда нужно было найти принципиальную схему АКУ для самолета пятого поколения, я вспомнил этот тезис. Однажды по пути на дачу в машине, обдумывая варианты создания этого АКУ, вспомнил об АКУ-610 и решил, что эта схема годится и для нового изделия, только пиропривод надо сделать шарнирно соединенным с рычагом.
Я попросил В.А. Машкова проработать этот вариант. В начале он был осторожен в оценке, но затем сказал: "Кажется, что-то получается". И в этот момент, можно считать, родилось АКУ. Конечно, потом надо было преодолеть много технических и конструкторских проблем. Но они были все преодолены, и сейчас на "Вымпеле" изготовляются опытные образцы этих изделий по этой схеме."
И вот в своих воспоминаниях я подошел к последнему (пока) проекту АКУ, выполненному в отделе.
Речь идет об АКУ-170Е. В 80-х годах заместитель главного конструктора ГосМКБ "Вымпел" В.А. Пустовойтов задумал создать ракету средней дальности на новых принципах: активная ГСН, решетчатые рули и электропривод на батарейном электропитании.
В этой работе В.А. Пустовойтов опирался на опыт и технические решения, которые заложил талантливый конструктор Л.И. Рындин в ракете "биссектор", которую он пытался создать. Для новой ракеты, естественно, потребовалось новое АКУ.
Конструкторы отдела решили попробовать применить поршневую схему, как в АКУ-23Ф или американских АКУ, но на новых принципах. Учитывая, что ракета проектировалась по своим прочностным характеристикам, выдерживающим поперечную перегрузку около 40 ед., конструкторы решились на необычный шаг - уменьшить ход принудительного движения ракеты до 100 мм, сохранив линейную скорость отделения ракеты от АКУ за счет увеличения поперечной перегрузки при отделении до 15-20 ед. При этих условиях были обеспечены требования по габаритам АКУ.
Конечно, это решение было встречено в штыки теоретиками, и особенно прочнистами. Но, поскольку в руководстве "Вымпела" были такие талантливые люди, как В.А. Пустовойтов, А.Л. Рейдель и Н.С. Савельев, они поддержали это решение и дали путевку в жизнь такому проекту.
Эту работу выполнил молодой специалист, выпускник МВТУ Г.А. Микиртумов, творческий, грамотный специалист по гидравлике. Он с энтузиазмом взялся за ее выполнение. Вместе с помощниками разработал все остальные элементы конструкции АКУ и довел это АКУ до опытных и серийных образцов. И вот уже более 20 лет это изделие изготовляется серийно, применяется на самолетах Су-27, МиГ-29 и других и продается инозаказчикам.
Успехи коллектива, работавшего под руководством В.В. Ватолина над созданием научных основ проектирования пусковых установок, которые были приняты на вооружение ВВС страны, были оценены правительством, и в 1990 году коллективу в количестве 25 человек была присуждена премия СМ СССР в области механики.
Среди лауреатов премии - работники "Вымпела", МАИ, НИИАС, ЦАГИ, академии им. Жуковского, МВТУ и автор этой статьи.
Сорокалетняя работа отдела и его руководителя В.В. Ватолина позволила создать в нашей стране научно-конструкторскую школу по проектированию ПУ, признанную как в России, так и за рубежом (например, в КНР).
О конструкторских достижениях было подробно рассказано выше. Остановимся кратко на научных успехах отдела пусковых установок.
Создание единственной в России и успешно развивающейся в наше непростое время научной школы проектирования и создания пусковых и катапультных устройств для ракетного вооружения самолетов является замечательным достижением руководителя отдела, доктора технических наук, заслуженного изобретателя РФ, заслуженного деятеля науки РФ профессора В.В. Ватолина и возглавляемого им коллектива.
Эту школу талантливых конструкторов и ученых - специалистов по проектированию ПУ - представляют в настоящее время 6 докторов технических наук, 5 кандидатов технических наук, 12 главных специалистов и ведущих конструкторов по проектированию пусковых установок и несколько молодых аспирантов.
За сорок лет работы отдела в состав научной школы входили и внесли большой вклад известные деятели науки и техники, такие как А.Л. Рейдель, В.М. Пресняков, Н.И. Колотков, А.И. Станкевич, А.Б. Пригоникер, А.Т. Горшков, М.Ю. Рафиков, И.А. Лачинов и многие другие ученые и ведущие конструкторы.
Отличительной особенностью научного подхода к решению стоящих перед учеными и конструкторами проблем старта ракет с высокоманевренных скоростных самолетов является рассмотрение сложной в механическом и информационно-управленческом аспекте системы "самолет - пусковая установка (рельсового или катапультного типов) - авиационная управляемая ракета" в качестве единой системы старта и безопасного отделения ракет от самолетов-носителей. Практическая реализация такого подхода позволила разработать рациональные конструкции АПУ и АКУ, опережающие по показателям технического совершенства лучшие образцы аналогичной зарубежной техники.
Получить столь ощутимые научные результаты под силу коллективу ученых и конструкторов высшей научной квалификации. Поэтому вполне закономерным явился факт защиты в рамках научной школы докторских и кандидатских диссертаций. Докторские и кандидатские защиты результатов исследований стали доброй и укрепляющей авторитет школы традицией, не прерывающейся и в настоящее время.
Научные исследования по проектированию ПУ позволили подготовить и защитить докторские диссертации (В.В. Ватолин, В.В. Ищенко, В.А. Нестеров, И.И. Беляев, В.В. Фирсанов, М.Н. Правидло) и кандидатские диссертации (Д.И. Клишин, Ю.И. Шаховский, И.В. Баранов, А.Н. Гусев, В.П. Богданов).
Основные научно-конструкторские достижения школы В.В. Ватолина изложены в комплекте учебных пособий по проектированию ракетного вооружения летательных аппаратов, в котором учтен опыт работы научной школы за 40 лет работы. Эти пособия служат хорошей основой для подготовки будущих разработчиков авиационного ракетного вооружения летательных аппаратов.
Комплект учебных пособий представлен на соискание премии правительства РФ, и мы надеемся, что эта работа будет оценена по достоинству.
Созданный 40 лет назад талантливым главным конструктором А.Л. Ляпиным специализированный отдел проектирования пусковых установок, который все эти годы возглавляет конструктор и ученый В.В. Ватолин, полон решимости и дальше продолжать проектирование пусковых установок для новых перспективных ракет и самолетов, и в том числе разработать АКУ для вооружения самолетов 5-го поколения.
Ашот Габрелян
