Впервые общий вид нового самолета Павел Осипович Сухой увидел в феврале 1970 г. Генеральному предложенный вариант понравился, и он утвердил его для дальнейшей углубленной проработки. Таким образом, в феврале 1970 г. официально было положено начало работам над проектом нового истребителя, получившего условное обозначение Су-27 и открытый заводской шифр Т-10.
Серьезные проблемы предвиделись в области аэродинамики. Отечественный истребитель должен был успешно вести маневренный воздушный бой против F- 15. Сложности возникали с обеспечением заданных весовых характеристик.
Необходимо было разработать самолет с компоновкой, обладающей существенно лучшими аэродинамическими характеристиками в заданной области скоростей и углов атаки. Такими новыми решениями на Т-10 стало:
– применение интегральной компоновки и «синусоидального» (оживального) крыла переменной стреловидности с корневым наплывом;
– применение на крыле острых профилей, деформации срединной поверхности и фиксированного отгиба носка; а также переменной по размаху относительной толщины профиля и геометрической крутки крыла, предложенных Л. Г. Черновым.
Дополнительный выигрыш пытались получить за счет применения на крыле «законцовки Кюхемана».
Основной целью применения интегральной компоновки, с точки зрения аэродинамики, было получение близкого к оптимальному (эллиптическому) распределение циркуляции по размаху крыла, что обеспечивало минимальное индуктивное сопротивление.
Кроме этого, при условии равенства внутренних объемов, уменьшалась величина омываемых поверхностей, а, значит, и величина сопротивления. За счет деформации срединной поверхности пытались добиться улучшения несущих свойств.
Отгиб носка применялся для улучшения характеристик острого профиля крыла на крейсерских режимах полета на дозвуковых скоростях, а уменьшение относительной толщины профиля на концевых сечениях крыла – для снижения волнового сопротивления.
Следует оговориться, что многие из найденных в ОКБ решений на этом этапе были чисто интуитивными, и не имели под собой серьезного теоретического обоснования. Это относилось, в первую очередь, к корневому наплыву, роль и значение которого в аэродинамической компоновке истребителя были не совсем ясны.
Так, на самолете Т-4 он внедрялся как средство для компенсации смещения фокуса при переходе через сверхзвук. Считалось, что влияние наплыва на повышение подъемной силы крыла чисто механическое, что он только увеличивает суммарную площадь несущей поверхности крыла. На практике же оказалось: особое значение наплыв имеет при осуществлении вихревого обтекания крыла.
Некоторые из предложенных компоновочных решений требовали исследований совместно с отраслевыми институтами. На одном из первых совещаний, посвященных компоновке Т-10, Павел Осипович, обращаясь ко всем присутствующим, резюмировал: «Корневой наплыв – в этом что-то есть», и далее, обращаясь конкретно к главному аэродинамику фирмы И. Е. Баславскому, заметил: «Этим нужно заняться самым серьезным образом!». Поручение было принято к неукоснительному исполнению. Аэродинамики ОКБ в содружестве с отраслевыми научными центрами широким фронтом развернули работы по изучению особенностей выбранной аэродинамической компоновки.
Первый опытный образец Су-27 (110-1) на аэродроме ЛИИ
T10-1 в экспозиции Музея ВВС в Монино
С руководством ЦАГИ у Павла Осиповича всегда были нормальные рабочие взаимоотношения. Тематика исследований по перспективному истребителю не стала исключением из правил. Весной 1970 г. по приглашению Сухого в ОКБ приехали начальник ЦАГИ Г.П. Свищев и его первый заместитель Г.С. Бюшгенс. На состоявшемся совещании со стороны ОКБ присутствовали проектировщики О.С. Самойлович и В.И. Антонов, аэродинамики И.Е. Баславский и Л.Г. Чернов.
Павел Осипович продемонстрировал руководству ЦАГИ предварительные проработки по интегральной компоновке Т-10 и предложил сотрудничество по данной теме, сказав: «Это нужно и нам, и Вам». Вскоре был разработан план совместных работ, который начали последовательно претворять в жизнь.
Одним из важных решений стал выбор базового профиля крыла. С одной стороны, необходимо было обеспечить высокий уровень Судоп и максимального качества Ктах на дозвуке, а с другой стороны – приемлемые скоростные характеристики на сверхзвуке. Специалисты ЦАГИ согласились с предложением ОКБ об использовании на Т-10 острых профилей и предложили для реализации профиль «П-44», сравнительно недавно отработанный в институте группой ученых во главе с Я. М. Серебрийским. От ранее использовавшихся профилей типа «СР» он отличался более заостренной носовой частью с меньшим радиусом скругления, и, значит, обещал улучшение характеристик на сверхзвуке.
В компоновочном плане для Т-10 в ЦАГИ предлагали использовать трапециевидное крыло умеренной стреловидности с механизацией передней и задней кромки. Но специалисты ОКБ хотели оценить правильность собственных предложений по аэродинамической компоновке, поэтому выбрали вариант оживального крыла с фиксированным углом отгиба носка.
Важным вопросом являлся выбор схемы и параметров входных и выходных устройств двигателей и их размещение на самолете. Для обеспечения минимальных потерь во входном тракте необходимо правильно выбрать место установки воздухозаборников по отношению к передней кромке наплыва. Для исключения влияния заборников друг на друга и минимизации интерференционных потерь от размещения гондол под несущим корпусом – выбрать величину разноса воздухозаборников и мотогондол по размаху крыла. Сходные задачи решались и при компоновке выходных
устройств. В ОКБ это направление возглавлял И. Б. Мовчановский. Он и специалисты его бригады 3. Е. Ботвинник и К. М. Шейнман внесли существенный вклад в формирование оптимальных характеристик интегральной схемы самолета.
Окончательный вариант компоновки Су-27 на рубеже 1970-1971 гг. представлял собой самолет длиной 20,15 метров, с размахом крыла 13,92 метров. Крыло – оживальное, переменной стреловидности (от 80° на корневом наплыве до 45° на базовой трапеции). Наплыв и консоли формировались из модифицированных профилей «П-44М» с деформацией срединной поверхности 1%. Площадь базового крыла – 57 м2, площадь несущего корпуса (с учетом наплывов) – 84 м2; средняя относительная толщина крыла – 5%, угол отгиба носка – переменный по размаху консоли (от 3,5° до 5,5°).
В целом, 1970 г. стал для ОКБ этапом формирования концепции нового истребителя. Самойлович, получив от Сухого соответствующие полномочия, неоднократно устраивал совещания, где обсуждались различные вопросы по облику будущего самолета. Приглашались в качестве экспертов ведущие специалисты из ЦНИИ МО, НТК ВВС и НИИАС. В результате, когда ОКБ в марте 1971 г. официально получило задание на разработку аванпроекта перспективного фронтового истребителя (ПФИ), уже существовал определенный «задел».
В апреле, в связи с просьбой военных, пришлось уменьшить размерность проектируемого самолета. Первоначально рассматривалась машина с нормальным взлетным весом порядка 22 тонн. Теперь эта величину ограничили до 18 тонн, соответственно пришлось скорректировать и геометрические размеры самолета.
В начале мая 1971 г. Сухой подписал чертеж «Общего вида», к концу месяца подготовили «Компоновочную схему самолета Т-10», и 25 мая генеральный конструктор утвердил ее с формулировкой: «Для разработки аванпроекта». Первый вариант компоновки получил рабочий шифр Т10-1.
Самолет имел длину 18,41 метра, размах крыла 12,8 метра и высоту на стоянке 5,22 метра. Площадь базового крыла составляла 48,24 м2 , площадь несущего корпуса (с учетом наплывов) – 72,34 м2.
Cy-27M (T-10M)
Су-27 П-42 был создан на базе первого серийного Су-27 (Т10-15)
Технологически планер самолета делился на следующие основные агрегаты: фюзеляж, консоли крыла и оперение. Фюзеляж состоял из головной (ГЧФ), средней (СЧФ) и хвостовой частей (ХЧФ), а также воздухозаборников. В ГЧФ были предусмотрены РЛС, кабина экипажа, ниша передней опоры шасси и отсеки оборудования. В СЧФ размещались четыре основных топливных бака- отсека, ниши основных опор шасси и средние части гондол двигателей с воздушными каналами. ХЧФ включала мотоотсеки двигателей и центральную балку с отсеками самолетного оборудования.