Су-27УБ с ракетами класса «воздух—воздух» Р-27 и К-73
К началу 1970-х гг. как в США, так и в СССР осуществлялись программы создания истребителей четвертого поколения. На этапе выпуска аванпроекта по будущему МиГ-29 в качестве основного вооружения перспективных истребителей рассматривались ракеты, предназначенные для самолетов третьего поколения и уже находившиеся на завершающем этапе разработки: Р-60, Р-23 и копия «Сперроу» — отечественная Р-25. Но к середине 1970-х гг. назрела необходимость создания вооружения, по боевым возможностям опережающего американские образцы, а не копирующего их с более чем десятилетним отставанием.
С началом заданных постановлением партии и правительства от 26 июня 1974 г. опытно-конструкторских работ по будущим МиГ-29 и Су-27 на «Вымпеле» в том же году подготовили техпредложения по ракете К-27 — соответственно «изделию 470». В 1975 г. работу поручили коллективу во главе с А.Л. Ляпиным. Проектирование осуществлялось под руководством П.П. Дементьева и ВТ. Корсакова.
Перспектива одновременной разработки двух истребителей практически одинакового назначения еще на стадии техпредложения 1974 г. подсказала принципиальное решение создать систему унифицированных ракет: К-27А для легкого МиГ-29 и К-27Б для тяжелого Су-27. Предполагалось, что варианты ракеты будут отличаться только двигательными установками и, соответственно, дальностью пусков. Исходя из сложившейся практики сочли целесообразным предусмотреть для каждого варианта ракеты с различными двигательными установками исполнение с «радийной» и «тепловой» ГСН. Так определилась концепция «модульной» ракеты с варьируемыми ГСН и двигательными установками и унифицированной центральной частью. Вслед за первым техпредложением на «Вымпеле» разработали два дополнения к нему по ракетам К-27В, а затем и по К-27ВУ. Многовариантность технических решений в значительной мере определялась отсутствием соответствующего ТТЗ Заказчика.
Однако реализация данной схемы унификации потребовала изыскания специальных мер для сближения аэродинамических характеристик вариантов ракет с почти полуторакратной разницей масс. Еще больше отличались моменты инерции и геометрия изделий.
Эффективность одного из этих мероприятий, а именно применения дестабилизаторов разной площади для компенсации различий аэродинамических характеристик вариантов ракет уже была убедительно подтверждена на ракетах с тепловыми и «радийными» ГСН семейства Р-23/Р-24.
Представлялось очень заманчивым добиться взаимозаменяемости двигательных установок, исключив кабельные и газовые связи аппаратуры управления и газогенератора в центральном блоке с хвостовой частью ракеты. Однако принятая схема «утка» традиционно связывалась с необходимостью размещения в хвостовой части рулевых машин привода управления элеронами. Дело в том, что при свойственном данной схеме переднем расположении рулей их отклонение порождает скос воздушного потока, воздействующего на установленные в хвосте крылья таким образом, что при определенном сочетании углов отклонения рулей и углов атаки и скольжения возникает явление реверса управления по крену — момент от аэродинамических сил на крыльях действует в направлении, противоположном моменту от сил на рулях, и превышает его. Поэтому практически на всех ракетах, выполненных по схеме «утка», рули служат только для управления по тангажу и рысканию, а по каналу крена используются либо обеспечивающие стабилизацию элероны, либо роллероны, ограничивающие скорость вращения ракеты по крену.
Однако конструкторам «Вымпела» удалось прервать этот «порочный круг» и обеспечить управление ракетой по всем каналам дифференцированным отклонением рулей, отказавшись от элеронов. Для этого применили рули уникальной формы — «бабочка» с отрицательным сужением — с хордой в корне, почти вдвое меньшей, чем у законцовок, с отрицательным углом стреловидности по передней кромке и положительным у задней. В результате область наиболее возмущенного рулями потока воздуха оказалась отнесена от корпуса ракеты и оказывала минимальное воздействие на крылья малого удлинения, размах которых был в полтора раза меньше, чем у рулей.
Принятая схема не получила единодушного одобрения. Так, по мнению специалистов НИИ-2 (ныне ГосНИИАС), условиям применения К-27 более соответствовала «нормальная» схема с размещением рулей для управления ракетой в ее хвостовой части. В этом случае снижалось сопротивление при малых углах атаки, увеличивалось аэродинамическое качество. Однако нормальная схема требовала разнесения элементов управления между носовыми и хвостовым отсеками ракеты, что нарушало модульный принцип построения. Ставилась под вопрос и унификация хвостовых отсеков ракет с двигателями разного диаметра. Поэтому конструкторы «Вымпела» проработали и «нормальную» схему», но, опираясь на поддержку ЦАГИ, сохранили избранную ими схему — нечто промежуточное между «уткой» и «поворотным крылом».
