Михаил Симонов,
генеральный конструктор АО «ОКБ Сухого»
Всегда считалось, что пилот физически не может реализовать маневр с нормальной перегрузкой большей 9 единиц, так как при ny=9 наступает ухудшение зрения, а затем его потеря и обморок.
В мировой авиационной медицине по этому поводу до недавнего времени не было сомнений.
Все истребители в мире рассчитывались на эксплуатационную перегрузку 8 ед., а американские истребители в соответствии с военными стандартами США — 7,33. В процессе разработки и постройки, в том числе при статических испытаниях, конструкторы старались заложить в свой самолет наибольшую вероятность победы в ближнем маневренном бою и доводили его прочность до обеспечивающей выполнение маневров с максимальной нормальной перегрузкой — 9 ед. Такова была мировая практика. Хотя порой таинственные авиапроисшествия, например, катастрофы двух американских опытных истребителей F-20 фирмы «Нортроп», наводили на мысль о возможных исключениях из нее. Технические комиссии по их расследованию сочли катастрофы результатом потери сознания пилотами при выполнении маневров с перегрузками около 9 ед.

Двенадцатилетний этап развития спортивных самолетов ОКБ имени П.О.Сухого в 1983 году начался с трагедии: в сборной команде страны произошли подряд три авиакатастрофы. Технические комиссии по расследованию их причин во всех случаях пришли к выводу: самолеты спроектированы и подготовлены правильно, рассчитаны в соответствии с разделом «Маневренные самолеты» Норм прочности летательных аппаратов, а разрушились в связи с превышением пилотами допустимых перегрузок.

Су-31МСлужбы, руководившие в ДОСААФ эксплуатацией этих самолетов, обратились к автору этих строк за консультацией. Осмотр обломков самолетов позволил определить, что разрушение носило характер малоцикловой усталости, места повреждений лонжеронов центроплана имели вид почти статического разрушения. Налет составлял несколько десятков часов.

Техническое состояние оставшихся в распоряжении сборной команды страны по высшему пилотажу самолетов оставляло желать лучшего. Полки лонжеронов центропланов в корневой части имели следы потери устойчивости. Состояние стабилизаторов наводило на мысль о том, что катастрофа должна произойти в ближайших полетах. И все это при том, что налет этих самолетов не превышал 10-20 ч.

Налицо имелось противоречие: с одной стороны, известно, что пилот физически не может переносить перегрузки большие 9 ед., а с другой — перед глазами обломки самолетов, разрушение которых произошло, как о том свидетельствовали статические испытания, при эксплуатационной перегрузке ny(расч)>12 ед.
Поскольку чудес в мире не бывает, осталось сделать вывод о существовании в природе индивидов, способных переносить без потери сознания такие большие перегрузки. Естественно было предположить, что именно такие летчики-спортсмены, имея меньшую утомляемость в ходе выполнения высшего пилотажа, добивались лучших результатов в своих аэроклубах, на областных и республиканских соревнованиях.

В своем развитии это противоречие выглядело так: сборная команда страны естественно и стихийно подобралась из пилотов, способных выполнять пилотаж с перегрузкой ny(экс)=12, а Нормы прочности — святая святых для авиаконструктора — требовали, чтобы спортивные пилотажные самолеты проектировались на разрушающую перегрузку как раз в 12 ед. То, что из-за малой тяговооруженности спортивных машин большие перегрузки длились недолго, не имело никакого значения, поскольку речь шла о «статическом» характере разрушения центроплана или крыла. Для подобного разрушения достаточно приложить разовую воздушную нагрузку, соответствующую перегрузке 12, или несколько десятков раз — 10-11 ед. (в последнем случае — малоцикловая усталость).

Здесь необходимо заметить, что никакие другие методы обеспечения безопасности полета, скажем, введение световой или звуковой сигнализации о выходе самолета на предельно допустимую эксплуатационную перегрузку ny(экс)=9, совершенно не годились. Летчики для того и выводили самолет на перегрузки 10-12 ед., чтобы более сложным и динамичным маневром превзойти своего конкурента. Победа требовала от пилота и самолета все большей маневренности и все больших перегрузок в ходе соревнований.

Три года продолжались исследования физических возможностей летчиков на центрифуге. Они показали: человек способен переносить перегрузки в 12 ед., а, может, и больше. Первая попытка доложить результаты специалистам как в области проектирования или нормирования нагрузок на самолет, так и в области авиационной медицины окончилась полным конфузом. Стало очевидно, что пока не будет спроектирован и испытан спортивно-пилотажный  самолет для полетов в этом диапазоне эксплуатационных перегрузок, все усилия убедить кого-либо окажутся напрасными. Но одно дело провести анализ и выработать правильную модель происходящего, и совсем другое — создать свой вариант норм прочности для спортивных высокоманевренных самолетов, спроектировать его, продемонстрировать на нем высший пилотаж, подтвердить с помощью средств объективного контроля, что пилот спокойно и безопасно выполнил весь комплекс фигур с выходом на перегрузку ny(экс)=+12.

Итак, нормы прочности для нового высокоманевренного спортивного самолета. Если установлено, что летчик намеренно и без потери работоспособности может вывести самолет на эксплуатационную перегрузку в 12 ед., то требуемое значение расчетной разрушающей перегрузки (ny(расч)) с учетом коэффициента безопасности f=1,5 никак не может составлять 12 ед.

В связи с тем, что такое требование обусловлено физическими и физиологическими способностями человека переносить большие перегрузки, в первую очередь следовало оценить возможность разработки более удачных, с точки зрения обеспечения работоспособности человека, компоновок пилотских кабин высокоманевренных самолетов (ибо при появлении таковых следует считать весьма вероятными случаи пилотирования с еще более высокими перегрузками).

Надо вспомнить, что перегрузка в 12 ед., была в свое время принята как предельная, исходя из возможностей человека, условно: летчик не может выдержать большей, чем разрушающая для самолета, перегрузки. Естественно встал вопрос: «А если мы опять ошибаемся, и следующая крупная неприятность заставит нас снова наращивать прочность самолета?«. Поэтому решили задаться коэффициентом незнания, допустив его величину -1,25, и разрешить пилоту маневрировать с перегрузками до ny(экс)=12×1,25=15. Тогда расчетная разрушающая перегрузка, на которую нормируется прочность высокоманевренного спортивного самолета и его агрегатов ny(расч)=15×1,5=22,5.

Это положительная перегрузка. А какой же должна быть отрицательная расчетная? В практике проектирования маневренных самолетов отрицательная эксплуатационная перегрузка принималась, как правило, -3. Ее расчетное значение (ny(расч))=-4,5. Мы пришли к решению проектировать симметричный самолет, способный выдерживать отрицательную эксплуатационную перегрузку ny(экс)=-12 (расчетная разрушающая перегрузка ny(расч)=-22,5), а в дальнейшем определить ее значения по результатам испытательных экспериментальных полетов. В итоге были заложены основы проектирования высокоманевренного, спортивно-пилотажного самолета, названного позднее Су-26.

При максимальном Cy при скорости полета 340 км/ч у земли перегрузка не может быть больше 15 ед. Она ограничена значением скоростного напора и максимальным значением коэффициента подъемной силы. Даже при выполнении полета на предельной скорости Vmax max при резком выборе ручки управления «на себя» перегрузка не превысит 20 ед,, т.е. не достигнет значения разрушающей.

Таким образом, в результате анализа причин трех катастроф спортивных самолетов сборной команды страны удалось установить следующее:

  • имеются тренированные летчики, способные (при угле наклона спинки кресла 17-18°) вывести самолет на эксплуатационную перегрузку 12 ед. без потери сознания;
  • спортивно-пилотажные самолеты не должны нормироваться и создаваться в соответствии с Нормами прочности ЦАГИ для высокоманевренных самолетов. Разрушающая или расчетная перегрузка для них должна выбираться в пределах ny(расч)=22,5 при коэффициенте запаса прочности f=1,5 и эксплуатационной нагрузке ny(экс)=15;
  • может быть выработан принцип создания и существования безопасного спортивно-пилотажного самолета, заключающийся в том, что несущая способность машины в сочетании с характерным для выполнения фигур высшего пилотажа наивысшим скоростным напором и полетным весом не может привести к реализации в полете эксплуатационной перегрузки, превосходящей значение максимальной эксплуатационной перегрузки 15 ед.

Летные испытания спортивно-пилотажных самолетов типа Су-26 и Су-31 показали: как пилоты-мужчины, так и пилоты-женщины в процессе тренировочных полетов или полетов на соревнованиях способны выполнять маневры с отрицательными перегрузками вплоть до ny(экс)=-10, то есть в три раза большими, чем мы знали до сих пор.

На этих условиях базируется создание и производство спортивно-пилотажных самолетов в АО «ОКБ Сухого» и АО «Передовые технологии Сухого». На сегодняшний день около 100 экземпляров таких самолетов построены и экспортированы в США, Англию, Францию, Швейцарию, Италию, Испанию, Австралию, Южную Африку и Литву. Каждый год в АО «Передовые технологии Сухого» и АО «ОКБ Сухого» выпускается новая модификация самолетов Су-26МХ, Су-29М, Су-31М.